FI83432C - PROCEDURE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL ACTIVITIES. - Google Patents
PROCEDURE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL ACTIVITIES. Download PDFInfo
- Publication number
- FI83432C FI83432C FI850438A FI850438A FI83432C FI 83432 C FI83432 C FI 83432C FI 850438 A FI850438 A FI 850438A FI 850438 A FI850438 A FI 850438A FI 83432 C FI83432 C FI 83432C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- gas
- sample
- culture
- carbon dioxide
- detection
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
- C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
- C12M41/34—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
- C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q2304/00—Chemical means of detecting microorganisms
- C12Q2304/40—Detection of gases
- C12Q2304/46—Carbon dioxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
i 83432i 83432
Menetelmä ja laitteisto biologisesti aktiivisten ainesten havaitsemiseksi Tämä keksintö koskee yleisesti ilmaistuna menetel-5 mää ja laitteistoa biologisen aktiivisuuden havaitsemiseksi. Tarkemmin ilmaistuna tämä keksintö koskee menetelmää materiaalien, joissa epäillään esiintyvän mikro-organismeja tai vastaavia, analysoimiseksi nopeasti tekemällä säiliön kaasutilasta otetulla näytteellä IR-analyysi säiliön 10 ulkopuolella sijaitsevassa näytekammiossa.The present invention relates generally to a method and apparatus for detecting biological activity. More specifically, this invention relates to a method for rapidly analyzing materials suspected of containing microorganisms or the like by performing an IR analysis on a sample taken from the gas space of a container in a sample chamber located outside the container 10.
Kun esimerkiksi bakteereja kasvatetaan soveltuvassa hiililähdettä, kuten glukoosia, sisältävässä alustassa, pilkkoutuu hiililähde muodostaen C02:a bakteerien kasvun ja metabolian aikana. Olisi toivottavaa saada aikaan nopea, 15 herkkä menetelmä kasvualustan yläpuolelle kehittyvän kaa- suatmosfäärin analysoimiseksi, jotta saataisiin määritetyksi biologisen aktiivisuuden läsnä- tai poissaolo.For example, when bacteria are grown in a suitable medium containing a carbon source such as glucose, the carbon source is cleaved to form CO2 during bacterial growth and metabolism. It would be desirable to provide a rapid, sensitive method for analyzing the gas atmosphere evolving above the medium to determine the presence or absence of biological activity.
Monilla aloilla on tärkeä pystyä määrittämään, ovatko aineet biologisesti aktiivisten ainesten, kuten 20 bakteerien ja vastaavien, kontaminoimia vai ei. Esimerkkejä tällaisista aloista ovat lääketiede, elintarviketeollisuus, lääketeollisuus, kosmetiikkateollisuus ja kansanterveystyö.In many fields, it is important to be able to determine whether or not substances are contaminated with biologically active substances, such as bacteria and the like. Examples of such fields are medicine, food industry, pharmaceutical industry, cosmetics industry and public health work.
Tavanomaisena käytäntönä on pitkään ollut sijoittaa - 25 materiaalinäyte, josta biologisesti aktiivisten ainesten läsnäolo on määrä tutkia, petrimaljassa olevalle puoli-kiinteälle ravintoalustalle ja tehdä silmämääräisiä havaintoja tuloksena mahdollisesti olevasta mikrobikasvusta. Toisessa samankaltaisessa menettelyssä siirrostetaan ste-30 riili pullo, jossa on nestemäistä ravintoalustaa, tutkittavalla materiaalilla ja tehdään jälleen havaintoja kasvusta silmämääräisesti. Tällaiset menetelmät eivät ole ainoastaan hitaita ja työläitä, vaan koska ne ovat riippuvaisia yksilöllisten tarkkailijoiden subjektiivisesta 35 arvostelusta, ei saatava tulos ole yhtenäisellä tavalla luotettava.It has long been standard practice to place - 25 samples of material from which the presence of biologically active substances is to be examined on a semi-solid medium in a petri dish and to make visual observations of any microbial growth that may result. In another similar procedure, a ste-30 bottle with a liquid medium is inoculated with the material to be examined and again observations of growth are made visually. Such methods are not only slow and laborious, but because they depend on the subjective 35 judgment of individual observers, the result obtained is not uniformly reliable.
2 834322,83432
Bakteerien havaitsemiseksi on kehitetty myös menetelmiä, joissa inkuboidaan tutkittavaa materiaalinäy-tettä suljetussa säiliössä, jossa on radioisotoopilla leimattua kasvualustaa, ja tutkitaan sitten säiliössä alustan 5 yläpuolella olevaa kaasukehää sen määrittämiseksi, muodostuuko radioaktiivisia kaasuja vai ei. Tämän tyyppistä järjestelmää kuvataan US-patenttijulkaisuissa 3 676 679 ja 3 935 073. Tällaiset järjestelmät ovat nopeita ja luotettavia, mutta ne kärsivät lukuisista haitoista, joiden syy-10 nä on pääasiallisesti radioaktiivisten aineiden käyttö. Radioisotooppileimatut aineet ovat kalliita ja vaativat erityiskäsittelyä varastoinnin, käytön ja hävittämisen aikana. Lisäksi, vaikka tällaisten järjestelmien käytön yhteydessä esiintyvät radioaktiivisuusmäärät ovat hyvin 15 pieniä, voi mahdollisia käyttäjiä estää henkilökohtainen radioaktiivisuuden pelko.Methods for detecting bacteria have also been developed by incubating a test material sample in a sealed container with a radiolabeled medium and then examining the atmosphere above the medium in the container to determine whether or not radioactive gases are formed. This type of system is described in U.S. Patent Nos. 3,676,679 and 3,935,073. Such systems are fast and reliable, but suffer from a number of disadvantages, mainly due to the use of radioactive materials. Radioisotope-labeled materials are expensive and require special handling during storage, use, and disposal. In addition, although the amounts of radioactivity associated with the use of such systems are very small, personal fear of radioactivity may deter potential users.
On kuvattu järjestelmiä, jotka eivät millään tavalla vaadi radioaktiivisuuden käyttöä. US-patenttijulkaisussa 4 182 656 kuvataan menetelmää biologisesti aktiivisten 20 ainesten havaitsemiseksi, joka perustuu stabiilin hiili-13:n suhteen rikastettujen alustojen käyttöön. Vaikka tämä menetelmä poistaa mahdollisen tarpeen käyttää radioiso-tooppeja havaitsemisjärjestelmässä, on hiili-13:n suhteen rikastettuja ravinteita vähemmän saatavana ja ne ovat huo-25 mattavasti kalliimpia kuin vastaavat radionuklidileimatut yhdisteet. Koska 13C02:n molekulaariset ominaisuudet ovat hyvin samanlaiset kuin 12C02:n, joka on hiilidioksidin voimakkaasti vallitseva isotooppimuoto, ja koska 13C muodostaa enemmän kuin 1 % ympäristön koko hiilimäärästä, tulee pi-30 tää erityistä huolta siitä, että 13C02 havaitaan ensisijaisesti samalla kun ympäristön hiilidioksidi jätetään huomiotta. Massaspektrometriä käytetään yleisesti tehtäessä havaintoja stabiilien isotooppien esiintymissuhteiden muutoksista, ja sitä käytettiin myös edellä mainittua patent-35 tia kehitettäessä. Massaspektrometria vaatii suhteellisen il 3 83432 monimutkaisen suurvakuumilaitteiston eikä ole siten soveltuva keino käytettäväksi tyypillisessä mikrobiologisessa laboratoriossa.Systems have been described that do not in any way require the use of radioactivity. U.S. Patent No. 4,182,656 describes a method for detecting biologically active materials based on the use of stable carbon-13 enriched media. Although this method eliminates the potential need to use radioisotopes in a detection system, nutrients enriched in carbon-13 are less available and are significantly more expensive than the corresponding radionuclide-labeled compounds. As the molecular properties of 13CO2 are very similar to those of 12CO2, which is the predominant isotopic form of carbon dioxide, and as 13C accounts for more than 1% of the total carbon in the environment, special care should be taken to ensure that 13CO2 is detected primarily at the same time. ignored. The mass spectrometer is commonly used to make observations of changes in the incidence ratios of stable isotopes, and was also used in the development of the above-mentioned patent. Mass spectrometry requires relatively high complexity vacuum equipment and is therefore not a suitable tool for use in a typical microbiological laboratory.
US-patenttijulkaisussa 4 073 691 kuvataan ei-radio-5 metristä keinoa biologisesti aktiivisten aineiden havaitsemiseksi tekemällä havaintoja mahdollisesta muutoksesta suljetussa pullojärjestelmässä olevan nestemäisen kasvualustan yläpuolisen kaasun luonteessa. Muutokset kaasun luonteessa määritetään mittaamalla suhde valitun tuotekaa-10 sun ja inertin referenssikaasun, jota myös on läsnä mittauksissa, välillä, ennen kuin pullo on saatettu alttiiksi bakteerien kasvua aikaan saaville olosuhteille ja sen jälkeen. Inertin referenssikaasun käyttäminen suhdemittaus-tarkoituksiin vaatii sen, että havaitsemisjärjestelmä rea-15 goi sekä metabolian seurauksena vapautuvaan C02:een että inerttiin referenssikaasuun, mikä tekee tällaiseen mittaukseen tarvittavasta laitteistosta monimutkaisen. Inerttikaasun pitoisuuden tällaisessa järjestelmässä käytettävässä viljelykaasussa tulee olla tunnettu ja toistet-20 tavissa viljelykaasuerästä toiseen, mikä edelleen monimut kaistaa havaitsemisjärjestelmää.U.S. Patent 4,073,691 describes a non-radio-5 metric means for detecting biologically active substances by making observations of a possible change in the nature of the gas above the liquid medium in a closed bottle system. Changes in the nature of the gas are determined by measuring the ratio between the selected product gas and the inert reference gas, which is also present in the measurements, before and after the bottle is exposed to the conditions that cause the bacteria to grow. The use of an inert reference gas for ratio measurement purposes requires that the detection system react with both the CO 2 released as a result of the metabolism and the inert reference gas, which makes the equipment required for such measurement complex. The concentration of inert gas in the culture gas used in such a system must be known and reproducible from one batch of culture gas to another, which further complicates the detection system.
Radioisotooppien tai stabiilien isotooppien käyttöä tai inerttien referenssiaineiden käyttöä on yleensä pidetty välttämättömänä, jotta saataisiin aikaan metabolian 25 tuottamien pienten kaasumäärien havaitseminen. Bakteerien aineenvaihdunnan tuottamista erilaisista kaasuista on hiilidioksidi se kaasu, jota erilaiset bakteeriheimot, hiivat ja muut alkukantaiset organismit yleisimmin tuottavat. Siten on olemassa tarve kehittää laitejärjestelmä, jolla 30 voidaan mitata metabolisesti syntynyt hiilidioksidi bakteerien ja vastaavien havaitsemiseksi ja joka järjestelmä ei vaadi ravinteiden isotooppirikastusta tai -leimausta eikä ole riippuvainen inertin referenssikaasun lisäämisestä viljelypulloon.The use of radioisotopes or stable isotopes or the use of inert reference substances has generally been considered necessary to achieve the detection of small amounts of gas produced by metabolism. Of the various gases produced by bacterial metabolism, carbon dioxide is the gas most commonly produced by various bacterial tribes, yeasts, and other primitive organisms. Thus, there is a need to develop an apparatus system for measuring metabolically generated carbon dioxide for the detection of bacteria and the like that does not require isotope enrichment or labeling of nutrients and is not dependent on the addition of an inert reference gas to the culture flask.
35 Tämän keksinnön päämääränä on siten saada aikaan nopea menetelmä biologisesti aktiivisten ainesten läsnä- 4 83432 tai poissaolon havaitsemiseksi.It is therefore an object of the present invention to provide a rapid method for detecting the presence or absence of biologically active substances.
Keksinnön toisena päämääränä on saada aikaan menetelmä biologisesti aktiivisten ainesten läsnä- tai poissaolon havaitsemiseksi, jossa menetelmässä käytetään suh-5 teellisen halpoja materiaaleja sekä suhteellisen yksinkertaista laitteistoa.Another object of the invention is to provide a method for detecting the presence or absence of biologically active substances, which method uses relatively inexpensive materials as well as relatively simple equipment.
Keksinnön päämääränä on lisäksi saada aikaan inst-rumentaalimenetelmä biologisesti aktiivisten ainesten läsnä- tai poissaolon havaitsemiseksi, joka ei ole riippu-10 vainen subjektiivisesta tulkinnasta.It is a further object of the invention to provide an instrumental method for detecting the presence or absence of biologically active substances which is not dependent on subjective interpretation.
Keksinnön päämääränä on myös saada aikaan laitejärjestelmä biologisen aktiivisuuden läsnä- tai poissaolon havaitsemiseksi, jossa vältetään isotooppirikastettujen tai -leimattujen ravinteiden käyttö tai pitoisuussuhde-15 mittauksessa referenssinä käytettävän inertin aineen lisäys .It is also an object of the invention to provide an apparatus system for detecting the presence or absence of biological activity which avoids the use of isotope-enriched or labeled nutrients or the addition of an inert substance to be used as a reference in the concentration ratio measurement.
Keksinnön päämääränä on vielä lisäksi saada aikaan laitejärjestelmä, jossa käytetään IR-analyysiä biologisesti aktiivisten ainesten havaitsemiseen ja jossa saadaan 20 aikaan paras mahdollinen havaitsemisherkkyys sovittamalla yhteen valmistettujen viljelmäsäiliöiden kaasutilan hiili-dioksidisisältö ja laitteeseen testaus-, kalibrointi- ja puhdistustarkoituksessa syötetyn ulkopuolisen viljelykaa-sun kanssa.It is a further object of the invention to provide an apparatus system which uses IR analysis to detect biologically active substances and which provides the best possible detection sensitivity by matching the carbon dioxide content of the prepared culture vessels with the external culture medium fed to the apparatus for testing, calibration and purification.
25 Nämä ja muut keksinnön päämäärät saavutetaan biolo gisesti aktiivisten ainesten havaitsemiseen tarkoitetulla menetelmällä, joka sisältää seuraavat vaiheet:These and other objects of the invention are achieved by a method for the detection of biologically active substances, comprising the following steps:
Hankitaan suljettavissa oleva steriili säiliö, josta tässä yhteydessä käytetään tavallisesti nimitystä "pul-30 lo" ja joka sisältää steriiliä, ei-isotooppista viljely-alustaa. Alusta sisältää tunnetun pitoisuuden liuennutta hiilidioksidia. Alustan yläpuolella oleva kaasu sisältää sellaisen määrän hiilidioksidia, joka on tasapainossa vil-jelyalustan kanssa. Säiliön kaasutilassa vallitseva hiili-35 dioksidipitoisuus ja hiilidioksidipitoisuus pullotetussa li 5 83432 kaasussa, jota käytetään laitetestauksessa, ovat suurin piirtein yhtä suuret tietyssä alustan pH-arvossa ja halutussa inkubointilämpötilassa. Pullotettua kaasua, jota käytetään erilaisiin laitetestaustarkoituksiin, kutsutaan 5 tässä yhteydessä "viljelykaasuksi".A sealable sterile container, commonly referred to herein as "pul-30 lo", containing a sterile, non-isotopic culture medium is provided. The medium contains a known concentration of dissolved carbon dioxide. The gas above the medium contains an amount of carbon dioxide in equilibrium with the culture medium. The carbon-35 dioxide content in the tank gas space and the carbon dioxide content in the bottled li 5 83432 gas used in the equipment test are approximately equal at a given pH of the medium and at the desired incubation temperature. Bottled gas used for various equipment testing purposes is referred to herein as "culture gas".
Materiaalinäyte, jonka biologinen aktiivisuus on määrä tutkia, laitetaan säiliöön ja säiliö suljetaan. Sitten säiliö saatetaan olosuhteisiin, jotka ovat suotuisat normaalien aineenvaihduntaprosessien tapahtumiselle, 10 niin pitkäksi aikaa, että saadaan aikaan kaasumaisen hiilidioksidin muodostuminen alustassa olevien erilaisten hiililähteiden pilkkoutuessa, jos sisään laitetussa näytteessä on läsnä bakteereja.A sample of the material whose biological activity is to be examined is placed in a container and the container is closed. The tank is then placed under conditions favorable to normal metabolic processes for a period of time sufficient to effect the formation of gaseous carbon dioxide by the cleavage of various carbon sources in the medium if bacteria are present in the inserted sample.
Pullon ylätilassa oleva kaasu imetään sitten pul-15 losta ja kierrätetään IR-detektiojärjestelmän näytekammion . läpi säiliön kaasutilan hiilidioksidipitoisuuden määrittämiseksi. Mahdollinen merkittävä kohoaminen säiliön yläti-lakaasun hiilidioksidipitoisuudessa pullotetun viljelykaa-sun hiilidioksidipitoisuuteen nähden on osoituksena biolo-20 gisesta aktiivisuudesta. Sovellutusaluetta mitenkään rajoittamatta soveltuu keksinnön mukainen menetelmä erityisesti lääketieteellisesti tärkeiden bakteerien havaitsemiseen.The gas in the upper space of the flask is then drawn from the flask and circulated to the sample chamber of the IR detection system. through the tank to determine the carbon dioxide content of the gas space. The possible significant increase in the carbon dioxide content of the tank top gas relative to the carbon dioxide content of the bottled culture gas is indicative of biological activity. Without limiting the scope in any way, the method according to the invention is particularly suitable for the detection of medically important bacteria.
Jos tutkittava näyte tuottaa metabolista tausta-25 aktiivisuutta, kuten tuoreen kokoveren metabolia-aktiivi suutta, voidaan viljelykaasun C02-pitoisuus sovittaa yhtä suureksi pullon kaasutilan pitoisuuden kanssa, joka saavutetaan halutussa inkubointilämpötilassa sen jälkeen, kun verinäyte tai muu materiaali on lisätty. Bakteerien, hii-30 vojen tai vastaavien läsnäolo näytteessä havaitaan sitten pullon kaasutilan C02-pitoisuuden kohoamisena tähän normaalipitoisuuteen nähden, joka on yhtä suuri kuin viljelykaasun C02-pitoisuus.If the test sample produces metabolic background activity, such as fresh whole blood metabolic activity, the CO 2 concentration in the culture gas can be adjusted to equal the concentration in the flask gas space achieved at the desired incubation temperature after the addition of the blood sample or other material. The presence of bacteria, charcoal or the like in the sample is then detected as an increase in the CO 2 concentration in the gas space of the flask relative to this normal concentration, which is equal to the CO 2 concentration in the culture gas.
Keksintö sisältää myös laitteiston kuvatun menetel-35 män toteuttamiseksi. Laitteistoon kuuluu säiliö, johon 6 83432 voidaan laittaa materiaalinäyte, jonka biologinen aktiivisuus on määrä analysoida, sekä kasvualusta, joka sisältää erilaisia hiililähteitä, joilla on kyky pitää yllä normaaleja aineenvaihduntaprosesseja, joiden eräänä tuloksena on 5 hiilidioksidin tuotanto. Laitteisto sisältää myös välineen näytteen ottamiseksi mainitun säiliön kaasutilasta. Samoin siinä on väline hiilidioksidipitoisuuden mittaamiseksi kaasusta IR-analyysillä. Näytteenottoväline ja mittausväline ovat yhteydessä toisiinsa pneumaattisen jär-10 jestelmän avulla. Laitteistossa on pumppu ylätilakaasun kierrättämiseksi säiliöstä C02:n havaitsemisjärjestelmän kautta takaisin säiliöön. Laitteistossa on myös välineet kaasunkäsittelyjärjestelmän huuhtomiseksi pullotetulla kaasulla mahdollisten näytekaasujätteiden poistamiseksi 15 kierrätys- ja mittausjärjestelmistä ja välineet kaasunkäs-ittelyjärjestelmän testaamiseksi, jotta saadaan varmistetuksi kierrätyspumpun asianmukainen toiminta, viljelykaa-susyötön oikea paine, säiliökaasun näytteenottovälineen asianmukainen pneumaattinen johtokyky, IR-detektiojärjes-20 telmän asianmukainen toiminta ja viljelykaasun asianmukainen C02-pitoisuus.The invention also includes apparatus for carrying out the described method. The equipment includes a tank in which 6,834,32 can be loaded with a sample of material whose biological activity is to be analyzed, and a culture medium containing various carbon sources capable of maintaining normal metabolic processes, one of which results in the production of carbon dioxide. The apparatus also includes means for taking a sample of the gas space of said tank. It also has a device for measuring the carbon dioxide content of a gas by IR analysis. The sampling means and the measuring means are connected to each other by means of a pneumatic system. The equipment has a pump for circulating the headspace gas from the tank through the CO2 detection system back to the tank. The apparatus also includes means for purging the gas treatment system with bottled gas to remove any sample gas debris from the 15 recirculation and metering systems and means for testing the gas handling system to ensure proper operation of the recirculation pump, proper in-line and the appropriate CO2 content of the culture gas.
Laitteessa on edullisesti välineet, joilla voidaan nopeasti ja peräkkäin analysoida useita tutkittavia säiliöitä, joista kukin sisältää oman materiaalinäytteensä, 25 jonka biologinen aktiivisuus on määrä tutkia. Eräässä edullisessa laitteistotyypissä säiliöt pidetään lujasti paikallaan suorakulmion muotoon järjestettyinä tarkoitukseen suunnitellun lautasen avulla. Laitteistossa on väline kaasunäytteenottovälineen siirtämiseksi säiliöriviä pitkin 30 yhdessä suunnassa. Lisäksi laitteistossa on väline lautasen siirtämiseksi suunnassa, joka on kohtisuorassa ensimmäistä mainittua siirtosuuntaa vastaan, niin että kaasu-näytteenottovälineellä saavutetaan jokainen lautasen pystyrivi. Kaasuanalyysi tehdään peräkkäin tietyn pystyrivin 35 kaikille pulloille, minkä jälkeen lautasta siirretään li 7 83432 niin, että seuraava pystyrivi tulee analysoitavaksi.The device preferably has means for rapidly and sequentially analyzing a plurality of containers to be examined, each containing its own sample of material, the biological activity of which is to be examined. In a preferred type of equipment, the containers are held firmly in place in a rectangular shape by means of a plate designed for this purpose. The apparatus includes means for moving the gas sampling means along the tank row 30 in one direction. In addition, the apparatus includes means for moving the dish in a direction perpendicular to the first said transfer direction so that each vertical row of the dish is reached by the gas sampling means. Gas analysis is performed sequentially on all bottles in a given vertical row 35, after which li 7 83432 is transferred from the plate so that the next vertical row is to be analyzed.
Laitekontrolli ja tulosten käsittely tehdään mikroprosessoriin perustuvalla systeemillä, jossa ohjelma on talletettu lukumuistiin (ROM) ja tulokset talletetaan lu-5 kukirjoitusmuistiin (RAM). Operaattorinitäntä saadaan aikaan tavanomaisella tietokonepäätteellä, joka on liitetty järjestelmään käyttämällä RS-232-sarjaliikennekäytän-töä. Samanlaista RS-232C-porttia käytetään kommunikointiin ulkopuolisen tietojenkäsittelyjärjestelmän kanssa.Device control and processing of the results is performed by a microprocessor-based system in which the program is stored in read-only memory (ROM) and the results are stored in read-write memory (RAM). The operator interface is provided by a conventional computer terminal connected to the system using the RS-232 serial communication protocol. A similar RS-232C port is used to communicate with an external computing system.
10 Laitteiston ohjelmisto antaa käyttäjälle mahdolli suuden asettaa laitteen toimintaparametrit, asettaa ha-vaintokriteerit, joille positiiviset tulokset perustuvat, rekisteröidä näytesäiliöt systeemiin, saada tutkittavien näytteiden tuloshistoria, saada luettelo uusista positii-15 visista tuloksista, testata näytesäiliöt manuaalisesti au tomaattisesta toimintaohjelmasta riippumatta sekä tehdä systeemin päivittäinen käyttöhuolto.10 The hardware software allows the user to set device operating parameters, set detection criteria on which positive results are based, register sample containers in the system, obtain test history results, obtain a list of new positive results, test sample containers manually, and perform an automatic program. the use of the service.
Keksinnön mukaiselle menetelmälle, laitteistolle ja kasvualustalle on tunnusomaista se, mitä patenttivaatimuk-20 sissa mainitaan.The method, apparatus and culture medium according to the invention are characterized by what is stated in the claims.
Kuvio 1 esittää laitteistoa, jota käytettiin tämän keksinnön toteuttamiseen.Figure 1 shows the apparatus used to practice the present invention.
Kuvio 2 on kaaviokuva esitetyn laitteiston pääkom-ponenteista.Figure 2 is a schematic diagram of the main components of the apparatus shown.
. 25 Kuvio 3 on kaaviokuva esitetyssä laitteistossa käy tetystä pneumaattisesta järjestelmästä.. Figure 3 is a schematic diagram of a pneumatic system used in the apparatus shown.
Kuvio 4 on ajoituskaavio, joka kuvaa pneumaattisen järjestelmän esihuuhtelusykliä.Fig. 4 is a timing diagram illustrating a pre-flush cycle of a pneumatic system.
Kuvio 5 on ajoituskaavio, joka kuvaa pneumaattisen 30 järjestelmän säiliön testausosasykliä.Fig. 5 is a timing diagram illustrating a test sub-cycle of a reservoir of a pneumatic system 30.
Kuvio 6 on yksinkertaistettu juoksukaavio laitteiston sähköjärjestelmästä.Figure 6 is a simplified flow diagram of the electrical system of the apparatus.
Kuvioissa 7-12 kiinteällä viivalla piirretty käyrä kuvaa 9 tai 10 siirrostetun näytteen keskiarvoa ja katko-35 viivalla piirretty käyrä 40 siirrostamattoman vertailu- 8 83432 näytteen keskiarvoa.In Figures 7-12, the solid line curve represents the average of 9 or 10 inoculated samples and the dashed-35 curve 40 averages the uninoculated reference sample.
Kuvio 7 on käyrä, joka kuvaa tuloksia IR-detektio-kokeesta, joka tehtiin vaativalle mikro-organismille Neisseria meningitidis aerobisesti.Figure 7 is a graph depicting the results of an IR detection experiment performed on the demanding microorganism Neisseria meningitidis aerobically.
5 Kuvio 8 on käyrä, joka kuvaa tuloksia IR-detektio- kokeesta, joka tehtiin vaativalle mikro-organismille Streptococcus pneumoniae aerobisesti.Figure 8 is a graph illustrating the results of an IR detection experiment performed on the demanding microorganism Streptococcus pneumoniae aerobically.
Kuvio 9 on käyrä, joka kuvaa tuloksia IR-detektio-kokeesta, joka tehtiin vaativalle mikro-organismille 10 Haemophilus influenzae aerobisesti.Figure 9 is a graph depicting the results of an IR detection experiment performed on the demanding microorganism 10 Haemophilus influenzae aerobically.
Kuvio 10 on käyrä, joka kuvaa tuloksia IR-detek-tiokokeesta, joka tehtiin vaativalle mikro-organismille Streptococcus pneumonia anaerobisesti.Figure 10 is a graph depicting the results of an IR detection experiment performed on a demanding microorganism Streptococcus pneumonia anaerobically.
Kuvio 11 on käyrä, joka kuvaa tuloksia IR-detek-15 tlokokeesta, joka tehtiin vaativalle mikro-organismilleFigure 11 is a graph depicting the results of an IR-detek-15 test performed on a demanding microorganism
Bacteroides fragilis anaerobisesti.Bacteroides fragilis anaerobically.
Kuvio 12 on käyrä, joka kuvaa tuloksia IR-detektio-kokeesta, joka tehtiin vaativalle mikro-organismille Bacteroides vulgatus.Figure 12 is a graph depicting the results of an IR detection experiment performed on the demanding microorganism Bacteroides vulgatus.
20 Kuvioissa 13-26 umpinaisten ympyröiden kautta piir retty käyrä esittää keksinnön mukaisella IR-menetelmällä detektoitujen 8 siirrostetun näytteen keskiarvoa; umpinaisten kolmioiden kautta piirretty käyrä kaupallisilla radiometrisillä detektiomenetelmillä havaittujen 8 siir-25 rostetun näytteen keskiarvoa; avoimien ympyröiden ja avoimien kolmioiden kautta piirretyt käyrät esittävät IR-menetelmällä ja vastaavasti radiometrisillä menetelmillä detektoitujen 8 siirrostamattoman vertailuverinäytteen keskiarvoa, havaitsemisraja osoitetaan nuolella (-*).The curve drawn through closed circles in Figures 13-26 shows the average of 8 inoculated samples detected by the IR method according to the invention; a curve drawn through closed triangles of the average of 8 transfected samples detected by commercial radiometric detection methods; through open circles and open triangles The plotted curves represent the average of 8 uninoculated reference blood samples detected by IR and radiometric methods, respectively, the limit of detection is indicated by an arrow (- *).
30 Kuvio 13 on käyrästö, joka esittää kineettisen de- tektiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektiojärjestelmän reagointia tavanomaisen radiometrisen detektio-järjestelmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Escherichia coli, inkubointiajan funktiona.Fig. 13 is a graph showing the results of a kinetic detection experiment comparing the response of an IR detection system to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Escherichia coli.
35 Kuvio 14 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek- li 9 83432 tiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektiojärjestelmän reagointia tavanomaisen radiometrisen detektiojär-jestelmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Klebsiella pneumoniae, inkubointiajan funktiona.Fig. 14 is a graph depicting the results of the kinetic detector 9 83432 test comparing the response of the IR detection system to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Klebsiella pneumoniae.
5 Kuvio 15 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek- tiokokeen tuloksia, jossa verrataan IR-detektiojärjestel-män reagointia tavanomaisen radiometrisen detektiojärjes-telmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Pseudomonas aeruginosa, inkubointiajan funktiona.Figure 15 is a graph illustrating the results of a kinetic detection experiment comparing the response of an IR detection system to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Pseudomonas aeruginosa.
10 Kuvio 16 on käyrästö, joka esittää kineettisen de- tektiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin reagointia tavanomaisen radiometrisen detektiojärjestelmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Staphylococcus aureus, inkubointiajan funktiona.Figure 16 is a graph showing the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Staphylococcus aureus.
15 Kuvio 17 on käyrästö, joka esittää kineettisen de- tektiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin reagointia tavanomaisen radiometrisen detektointijärjes-telmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Staphylococcus epidermidis, inkubointiajan funktiona.Figure 17 is a graph showing the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Staphylococcus epidermidis.
20 Kuvio 18 on käyrästö, joka esittää kineettisen de- tektiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin reagointia tavanomaisen radiometrisen detektiojärjestelmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Streptococcus faecalis, inkubointiajan funktiona.Fig. 18 is a graph showing the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Streptococcus faecalis.
25 Kuvio 19 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek- tiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin reagointia tavanomaisen radiometrisen detektiojärjestelmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Streptococcus pneumonia, inkubointiajan funktiona.Figure 19 is a graph illustrating the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Streptococcus pneumonia.
30 Kuvio 20 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek- tiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin reagointia tavanomaisen radiometrisen detektiojärjestelmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Haemophilus influezae, inkubointiajan funktiona.Figure 20 is a graph illustrating the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Haemophilus influezae.
35 Kuvio 21 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek- tiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin 10 83432 reagointia tavanomaisen radiometrisen detektiojärjestelmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Candida albicans, inkubointiajan funktiona.Fig. 21 is a graph illustrating the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Candida albicans.
Kuvio 22 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek-5 tiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin reagointia tavanomaisen radiometrisen detektiojärjestelmän reagointiin aerobisesti tutkitun mikro-organismin Neisseria meningitidis, inkubointiajan funktiona.Figure 22 is a graph depicting the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the aerobically tested microorganism Neisseria meningitidis.
Kuvio 23 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek-10 tiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin reagointia tavanomaisen radiometrisen detektointijärjestelmän reagointiin anaerobisesti tutkitun mikro-organismin Clostridium novyii, inkubointiajan funktiona.Figure 23 is a graph depicting the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the anaerobically tested microorganism Clostridium novyii.
Kuvio 24 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek-15 tiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin reagointia tavanomaisen radiometrisen detektointijärjestelmän reagointiin anaerobisesti tutkitun mikro-organismin Clostridium perfringens, inkubointiajan funktiona.Figure 24 is a graph depicting the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the anaerobically tested microorganism Clostridium perfringens.
Kuvio 25 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek-20 tiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin tuloksia tavanomaisen radiometrisen detektiojärjestelmän reagointiin anaerobisesti tutkitun mikro-organismin Bac-teroides fragilis, inkubointiajan funktiona.Figure 25 is a graph illustrating the results of a kinetic detection experiment comparing the results of IR detection to the response of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the anaerobically tested microorganism Bacteroides fragilis.
Kuvio 26 on käyrästö, joka kuvaa kineettisen detek-25 tiokokeen tuloksia, ja jossa verrataan IR-detektoinnin reagointia tavanomaisen radiometrisen detektiojär jestelmän reagointiin anaerobisesti tutkitun mikro-organismin Bac-teroides vulgatus, inkubointiajan funktiona.Figure 26 is a graph depicting the results of a kinetic detection experiment comparing the response of IR detection to that of a conventional radiometric detection system as a function of the incubation time of the anaerobically tested microorganism Bacteroides vulgatus.
Kuvio 27 on pylväsdiagrammi, joka kuvaa detektioon 30 kuluneiden aikojen erotusta kahden samanlaisiksi säädetyn säiliön välillä, jotka tutkittiin kineettisesti IR-detek-tion vertaamiseksi tavanomaiseen radiometriseen detektioon. Tulokset annetaan kokeessa kuluneiden aikojen erotuksina kahden järjestelmän välillä.Fig. 27 is a bar graph illustrating the difference in detection time between two similarly adjusted reservoirs that were kinetically examined to compare IR detection to conventional radiometric detection. The results are given as the time differences between the two systems in the experiment.
. 35 Kuvio 28 on käyrä, joka kuvaa anaerobisen mikro- organismin Bacteroides fragilis, kasvun antamaa IR-reak- 11 83432 tiota steriilin vertailunäytteen antamaan reaktioon verrattuna, kun käytetty laitteiston viljelykaasu ei sisällä hiilidioksidia.. Fig. 28 is a graph illustrating the IR response of the growth of the anaerobic microorganism Bacteroides fragilis compared to the response of a sterile reference sample when the equipment culture gas used does not contain carbon dioxide.
Kuvio 29 on käyrä, joka kuvaa anaerobisen mikro-5 organismin Bacteroides fragilis, kasvun antamaa IR-reak-tiota steriilin vertailunäytteen antamaan reaktioon verrattuna, kun käytetty laitteiston viljelykaasu sisältää 2 % hiilidioksidia.Fig. 29 is a graph illustrating the IR response of the growth of the anaerobic microorganism Bacteroides fragilis compared to the response of a sterile control sample when the equipment culture gas used contains 2% carbon dioxide.
Kuvio 30 on käyrä, joka kuvaa anaerobisen mikro-10 organismin Bacteroides fragilis, kasvun antamaa IR-reak-tiota verrattuna steriilin vertailunäytteen antamaan reaktioon, kun laitteistossa käytetty viljelykaasu sisältää 5 % hiilidioksidia.Figure 30 is a graph depicting the IR response of the growth of the anaerobic microorganism Bacteroides fragilis compared to the response of a sterile control when the culture gas used in the apparatus contains 5% carbon dioxide.
Kuvio 31 on käyrä, joka kuvaa anaerobisen mikro-15 organismin Bacteroides fragilis, kasvun antamaa IR-reak-tiota verrattuna steriilin vertailunäytteen antamaan reaktioon, kun laitteistossa käytetty viljelykaasu sisältää 10 % hiilidioksidia.Figure 31 is a graph depicting the IR response of the growth of the anaerobic microorganism Bacteroides fragilis compared to the response of a sterile control when the culture gas used in the apparatus contains 10% carbon dioxide.
Kuvio 32 on käyrä, joka esittää hiilidioksidin va-20 pautumista bikarbonaatilla täydennetystä anaerobisesta alustasta suolahappolisäyksen funktiona.Fig. 32 is a graph showing the release of carbon dioxide from an anaerobic medium supplemented with bicarbonate as a function of hydrochloric acid addition.
Kuvio 33 on käyrä, joka kuvaa IR-detektion reaktiota mikro-organismin Bacteroides fragilis, inkubointiajan funktiona, kun käytettiin bikarbonaatilla täydennettyä 25 kasvualustaa ja täydentämätöntä alustaa.Figure 33 is a graph depicting the response of IR detection to Bacteroides fragilis as a function of incubation time using bicarbonate-supplemented medium and non-supplemented medium.
Kuviossa 1 esitetään yleisesti detektiolaitteisto, joka toteuttaa keksinnön periaatteita ja suuntaviivoja. Säiliöt 1, joista biologinen aktiivisuus on määrä määrittää, ovat järjestettyinä suorakaiteen muotoisille lauta-30 sille 2, jotka on sijoitettu paikalleen tutkimuspöydälle. Läpinäkyvä saranoitu pölysuoja 3 suojaa säiliötä tutkimuksen aikana ulkopuoliselta kontaminoitumiselta ja toimii käyttäjälle työskentelypintana. Analyysi- eli testauspää 4, joka sijaitsee käyttäjän avattavissa olevan kannen 5 35 takana, liikkuu lautasen y-akselin suunnassa ja mittaa kukin peräkkäisen säiliön kaasutilan hiilidioksidipitoi- i2 83432 suuden. Kun kukin pystyrivin säiliö on mitattu, lautanen siirtyy testauspään alla siten, että seuraava pystyrivi säiliöitä tulee tutkittavaksi. Laitteisto on mikroprosessoriin perustuva, ja kaikki toiminnan ohjaus ja yhteydet 5 käyttäjään tapahtuvat CRT-päätteen kautta. Koetulokset ja muu käyttäjää kiinnostava tieto ovat saatavissa myös erillisellä kirjoittimella (ei kuviossa).Figure 1 generally shows a detection apparatus that implements the principles and guidelines of the invention. The containers 1 from which the biological activity is to be determined are arranged on rectangular boards 2 30 which are placed in place on the examination table. The transparent hinged dust cover 3 protects the container from external contamination during the examination and acts as a working surface for the user. The analysis or testing head 4, located behind the user-openable lid 5 35, moves in the y-axis direction of the plate and each measures the carbon dioxide content of the gas space of the successive tank. Once each vertical row of containers has been measured, the plate moves under the test head so that the next vertical row of containers becomes examined. The hardware is microprocessor-based, and all operation control and connections to the 5 users take place via a CRT terminal. Test results and other information of interest to the user are also available on a separate printer (not shown).
Laitteisto on erityisen käyttökelpoinen, kun halutaan varhaisessa vaiheessa todeta useimpien lääketie-10 teellisesti merkittävien bakteereiden yleinen läsnäolo sellaisissa materiaaleissa kuin veri, virtsa, selkäydinneste, nivelvoideneste, vesinäytteet ja vastaavat. Tällaisten bakteerien läsnäolo on helppo havaita mittaamalla vapautuvan C02:n määrä, kun analysoitava materiaali sijoi-15 tetaan kasvualustaan, joka sisältää yhtä tai useampaa hii-lilähdettä, joka pilkkoutuu muodostaen C02:a, ja alustaa ja siinä olevaa näytettä inkuboidaan sen jälkeen. Alustan päältä otetun kaasunäytteen C02-pitoisuus, joka on merkittävästi suurempi kuin valitun viljelykaasun C02-pitoisuus, 20 on osoitus mikro-organismien läsnäolosta alkuperäisessä materiaalinäytteessä.The apparatus is particularly useful for early detection of the general presence of most medically significant bacteria in materials such as blood, urine, spinal fluid, synovial fluid, water samples, and the like. The presence of such bacteria is easily detected by measuring the amount of CO 2 released when the analyte is placed in a medium containing one or more carbon sources that are cleaved to form CO 2, and the medium and the sample therein are then incubated. The CO2 content of the gas sample taken from the substrate, which is significantly higher than the CO2 content of the selected culture gas, is an indication of the presence of microorganisms in the original material sample.
Kuviossa 2 esitetään kaavamaisesti laitteiston pääosat. Analysoitava materiaalinäyte, kuten veri, virtsa tai vastaava, sijoitetaan steriiliin viljelysäiliöön 1, joka 25 on varustettu itsesulkeutuvalla kumiseptumi11a ja alumii-nikapselilla. Säiliössä on soveltuvaa kasvualustaa 2, joka on puskuroitu siten, että se pysyy halutussa pH-arvossa ja alustan yläpuolella olevaan kaasutilaan 3 saadaan haluttu C02-pitoisuus. Sitten säiliötä inkuboidaan olosuhteissa, 30 jotka ovat suotuisat biologiselle aktiivisuudelle. Sopivin väliajoin neulalaitteen 4 kaksi onttoa, ruostumattomasta teräksestä valmistettua, teräväkärkistä neulaa 5 ja 6 painetaan kohdalla olevan pullon septumin läpi. Pneumaattinen järjestelmä 10, jossa on pumppu 11, kierrättää säiliön 35 ylätilakaasua neulan 5, submikronisuodattimen 7, IR-C02-Figure 2 schematically shows the main parts of the apparatus. A sample of material to be analyzed, such as blood, urine, or the like, is placed in a sterile culture container 1 equipped with a self-closing rubber septum and an aluminum capsule. The tank has a suitable medium 2, which is buffered so that it remains at the desired pH value and the desired CO 2 concentration is obtained in the gas space 3 above the medium. The container is then incubated under conditions favorable to biological activity. At suitable intervals, the two hollow, pointed steel needles 5 and 6 of the needle device 4 are pushed through the septum of the corresponding bottle. The pneumatic system 10 with the pump 11 circulates the upper space gas of the container 35 through the needle 5, the submicron filter 7, the IR-CO 2
IIII
i3 83432 analysaattorin 13 mittauskammion 12, submikronisuodattimen 8 ja neulan 6 kautta takaisin pulloon. Tuloksena oleva C02-lukema muutetaan digitaaliseksi ja rekisteröidään tieto-jenkäsittely/säätöjärjestelmään 14. Tulokset esitetään 5 tietojenkäsittely/säätöjärjestelmään liitetyn CRT-päätteen 15 tai kirjoittimen 16 avulla.i3 83432 through the measuring chamber 12, submicron filter 8 and needle 6 of the analyzer 13 back to the flask. The resulting CO 2 reading is digitized and registered in the data processing / control system 14. The results are displayed by means of 5 CRT terminals 15 or printers 16 connected to the data processing / control system.
Kunkin mittauksen jälkeen neulalaite vedetään pois säiliöstä, ja ulkopuolisesta lähteestä 17 tulevaa aerobista tai anaerobista viljelykaasua käytetään poistamaan neulo lalaitteesta, pneumaattisesta järjestelmästä ja IR-näyte- kammiosta 12 mittausjärjestelmään mittauksen seurauksena jäänyt ylätilakaasu. Neulan kuumennin 9 siirretään sitten neulojen 5 ja 6 ympärille ja neulat kuumennetaan sellaiseen lämpötilaan, joka suuresti vähentää sitä mahdolli-15 suutta, että neuloihin tai neuloille mahdollisesti jääneet elävät organismit pääsevät seuraaviin säiliöihin ja aiheuttavat ristikontaminoitumista. Useiden säiliöiden testaaminen automaattisesti saadaan aikaan käyttämällä lautasta 18, joka on valmistettu siten, että siihen voidaan 20 asettaa useita säiliöitä suorakulmion muotoon järjestet tyinä. Laitteistossa on liikuttamis- ja tuntoelimet, jotka siirtävät lautasta laitteiston tutkimuspöydän y-akselin suunnassa. Osat 4-9 muodostavat testauspääkokoonpanon 19, joka sisältää tuntoja liikuttamiselimet, jotka siirtävät 25 kokoonpanoa kokonaisuudessaan tutkimuspöydän x-akselin suunnassa.After each measurement, the needle device is withdrawn from the reservoir, and aerobic or anaerobic culture gas from an external source 17 is used to remove the upper space gas remaining from the needle device, pneumatic system, and IR sample chamber 12 into the measurement system. The needle heater 9 is then moved around the needles 5 and 6 and the needles are heated to a temperature that greatly reduces the possibility of any living organisms remaining on the needles or needles entering the subsequent containers and causing cross-contamination. Testing of a plurality of containers is automatically accomplished by using a plate 18 made so that a plurality of containers 20 can be placed in a rectangular shape. The apparatus has actuating and sensing means which move the apparatus from the plate in the y-axis direction of the examination table. Parts 4-9 form a test head assembly 19 which includes sensing actuating members that move the assembly 25 as a whole in the x-axis direction of the examination table.
Koska C02-pitoisuuden steriilin pullon kaasutilassa inkubointilämpötilassa määrää kemiallinen tasapaino, joka asettuu alustan formuloinnin ja säiliön täytön aikana val-30 mistuksen yhteydessä, ja koska ulkopuolisen viljelykaasun C02-pitoisuus valitaan siten, että se on suurin piirtein yhtä suuri kuin steriilin säiliön kaasutilassa vallitseva C02:n tasapainopitoisuus, voidaan korjaus kaasutilan C02-pitoisuuden suhteen tehdä vähentämällä viljelykaasulle 35 mitattu arvo. Steriiliä materiaalia sisältävien, inkuboi- i4 83432 tujen ja mitattujen säiliöiden korjatut C02-lukemat ovat siten hyvin lähellä nollaa, kun taas säiliöille, joissa esiintyy biologista aktiivisuutta, saadaan korjattuja lukemia, jotka ovat tilastollisesti merkitsevän määrän nol-5 laa suurempia korjatuille lukemayksiköille, jotka kalibroidaan siten, että ne muistuttavat lukemia, jotka saadaan radiometrisellä BACTEC-laitteella, jota myy Johnston Laboratories Division on Becton Dickinson and Company, Coc-keysville, Maryland, on annettu nimitys "kasvuarvoyksik-10 kö", josta käytetään lyhennettä "GV".Since the CO 2 concentration in the gas space of the sterile bottle at the incubation temperature is determined by the chemical equilibrium during the formulation and filling of the container during preparation, and because the CO 2 content of the external culture gas is chosen to be approximately equal to the CO 2 in the sterile container n equilibrium concentration, a correction for the CO2 content of the gas space can be made by subtracting the value measured for the culture gas 35. The corrected CO2 readings of incubated and measured containers containing sterile material are thus very close to zero, while for containers with biological activity, corrected readings are obtained that are statistically significant higher than the corrected readings of nol-5 la, which are calibrated. so that they resemble readings obtained with a BACTEC radiometric instrument sold by the Johnston Laboratories Division of Becton Dickinson and Company, Coc-keysville, Maryland, designated "growth value unit-10 kö", abbreviated as "GV".
Laitteiston pneumaattisen järjestelmän yksityiskohdat esitetään kaavamaisesti kuviossa 3. Ulkopuolisesta painesäädellystä lähteestä tuleva viljelykaasu, jota käytetään aerobista alustaa sisältävien säiliöiden mittaami-15 seen, suodatetaan hiukkassuodattimella F3 ja syötetään sitten järjestelmän muihin osiin sähkökäyttöisen solenoi-dlventtiilin V3 kautta. Anaerobisia viljelmiä sisältävien säiliöiden tutkimiseen käytettävä anaerobinen viljelykaasu syötetään samalla tavalla ja suodatetaan suodattimena F4 20 ja sen virtausta säädellään solenoidiventtiilillä V4.Details of the pneumatic system of the apparatus are shown schematically in Figure 3. Culture gas from an external pressure controlled source used to measure tanks containing aerobic substrate is filtered by a particulate filter F3 and then fed to other parts of the system via an electrically operated solenoid valve V3. The anaerobic culture gas used to examine the tanks containing anaerobic cultures is fed in the same way and filtered as filter F4 20 and its flow is controlled by solenoid valve V4.
Pneumaattiset vastukset Rl ja R2 saavat aikaan virtauksesta riippuvat paineen alenemiset pneumaattisen piirin kummassakin haarassa. Paineantureita PT1 ja PT2 käytetään mittaamaan toimintapaineet pneumaattisen piirin kummas-25 sakin haarassa. Toimintasyklin eri vaiheissa saatavia lukemia käytetään varmistamaan laitteiston asianmukainen toiminta ja saamaan aikaan riittävä vikojen havaitseminen sen varalta, että tapahtuu vuotoja, tukkeutumisia tai pumpun rikkoutumisia. Solenoidiventtiilit VI ja V2 eristävät 30 kaasutilanäytteenottopiirin järjestelmän muista osista. Kalvopumppu P kierrättää ylätilakaasua näytteenottopiiris-sä mittauksen aikana ja saa aikaan järjestelmän huuhtomi-sen ja toimintatestauksen vaatimat paine-erot.The pneumatic resistors R1 and R2 cause flow-dependent pressure drops in both branches of the pneumatic circuit. Pressure sensors PT1 and PT2 are used to measure the operating pressures in each branch of the pneumatic circuit. The readings obtained at the various stages of the operating cycle are used to ensure the proper functioning of the equipment and to provide adequate fault detection in the event of leaks, blockages or pump breakages. Solenoid valves VI and V2 isolate 30 gas space sampling circuits from other parts of the system. The diaphragm pump P circulates the headspace gas in the sampling circuit during the measurement and causes the pressure differences required for flushing and functional testing of the system.
Mitattaessa säiliöstä ylätilakaasun C02-pitoisuus 35 neulat Nl ja N2 lävistävät viljelmäsäiliön CC elastomeeri- li is 83432 tulpan. Ylätilakaasu vedetään neulan N1 kautta steriloin-tl/plsarasuodattimen F1 läpi ja sitten ei-dispersiivisen IR-analysaattorin mittauskennon SC läpi pumpun P avulla. Ylätilakaasu palautetaan säiliöön NH ja sen tarkoitus on 5 auttaa estämään seuraavien viljelysäiliöiden kontaminoituminen, joka aiheutuu epästeriileistä vieraista aineista, joita kerääntyy näytteenottoneuloihin tai -neuloille positiivisten viljelmien kaasunäytteistä, mittausjärjestelmän toimintatestauksen aikana tai neulalaitteiston joutuessa 10 ympäristön ilman vaikutukselle alttiiksi laitteiston ollessa käyttämättömänä. Pneumaattinen järjestelmä yhdessä ei-dispersiivisen IR-hiilidioksidianalysaattorin kanssa muodostaa laitteiston mittausjärjestelmän. Soveltuva ei-dispersiivinen IR-analysaattori on Series V C02 IR Analyzer 15 (Sensors, Inc., Saline M148176). Soveltuvien solenoidi-venttiilien toimittaja oli ITT General Controls (Glendale, CA 91201). Mainittuihin painemittauksiin soveltuvia paine-antureita on saatavissa MicroSwitch Division of the Honeywell Corporationista (Freeport, IL 61032). Pneumaattiseen 20 järjestelmään soveltuva kalvopumppu koostuu pumppupäästä Model N05 (KNF Neuberger, Inc., Princeton, NJ 08540), joka on liitetty moottoriin P/N DB31D-12 (Eastern Air Devices, Dover, NH 03820). Vaikka tässä kuvattu mittausjärjestelmän osien valinta ja asennus sopii tämän keksinnön toteuttami-25 seen, voidaan muitakin osia ja asennuksia käyttää, kuten alan asiantuntijoille on selvää.When measuring the CO 2 content of the upper space gas from the tank, the needles N1 and N2 pierce the elastomeric plug 83432 of the culture tank CC. The headspace gas is drawn through the needle N1 through the sterilizing filter / f1 filter and then through the measuring cell SC of the non-dispersive IR analyzer by means of the pump P. The supernatant gas is returned to the NH tank and is intended to help prevent contamination of subsequent culture tanks by non-sterile foreign matter accumulating on gas samples from positive cultures in the sampling needles or needles during inoperative testing of the measurement system or exposure of the needle system to ambient air. The pneumatic system together with the non-dispersive IR carbon dioxide analyzer forms the measuring system of the equipment. A suitable non-dispersive IR analyzer is the Series V CO2 IR Analyzer 15 (Sensors, Inc., Saline M148176). Suitable solenoid valves were supplied by ITT General Controls (Glendale, CA 91201). Pressure transducers suitable for said pressure measurements are available from the MicroSwitch Division of the Honeywell Corporation (Freeport, IL 61032). A diaphragm pump suitable for a pneumatic 20 system consists of a Model N05 pump head (KNF Neuberger, Inc., Princeton, NJ 08540) connected to a P / N DB31D-12 engine (Eastern Air Devices, Dover, NH 03820). Although the selection and installation of the components of the measurement system described herein is suitable for carrying out the present invention, other components and installations may be used, as will be apparent to those skilled in the art.
Tässä esitetyllä menetelmällä tehtävä järjestetyn näytesäiliöryhmän biologisen aktiivisuuden tutkiminen, toimintatestaus ja neulojen kuumennus mukaan luettuina, 30 muodostaa laitteiston yhden testaussyklin, jonka suorittaa mittausjärjestelmä ja jota ohjaa tietojenkäsittelyjärjestelmä. Kokonainen testaussykli koostuu esihuuhteluosasyk-listä, joka tehdään kullekin tutkittavalle säiliöryhmälle, ja säiliöiden testaus -osasyklistä, joka tehdään erikseen 35 ryhmän kullekin säiliölle. Koska laitteiston testaussyklin is 83432 yksityiskohdat riippuvat suuresti mittausjärjestelmän komponenttien valinnasta ja laitteiston ohjausohjelmiston rakenteesta, on seuraava testaussyklin toiminnan kuvaus esimerkkinä niistä erilaisista laitetoiminnoista, joita 5 tarvitaan toteutettaessa menetelmä käyttämällä keksinnön mukaisen laitteiston prototyyppiversiota.The examination of the biological activity of the array of sample containers, including functional testing and needle heating, performed by the method described herein constitutes a single test cycle of the apparatus performed by a measurement system and controlled by a data processing system. The entire test cycle consists of a pre-flush sub-cycle for each tank group under test and a tank test sub-cycle performed separately for each tank in group 35. Since the details of the hardware test cycle is 83432 depend greatly on the choice of measurement system components and the structure of the hardware control software, the following description of the test cycle is an example of the various hardware functions required to implement the method using a prototype version of the invention.
Erilaisia pneumaattisen järjestelmän ja IR-analy-saattorin toimintatestejä tehdään testaussyklin aikana tietoj enkäsittelyj ärj estelmän/ohj ausj ärj estelmän ohj aukio sessa. Se, että halutaan kyetä testaamaan kaikki mittausjärjestelmän tärkeät komponentit, on suurelta osin syynä siihen, että käytetään suhteellisen monimutkaista pneumaattista järjestelmää kaasunäytteenottopiirin komponenttien lisäksi (Nl, Fl, SC, F2, N2 kuviossa 3).Various functional tests of the pneumatic system and the IR analyzer are performed during the test cycle in the data processing system / control system control area. The desire to be able to test all important components of the measurement system is largely the reason for using a relatively complex pneumatic system in addition to the components of the gas sampling circuit (N1, F1, SC, F2, N2 in Figure 3).
15 Esihuuhteluosasykli on helpoimmin ymmärrettävissä kuviossa 4 esitetyn ajoituskaavion ja kuvion 3 pneumaattisen järjestelmän kaavion avulla. Testaussyklin alussa esihuuhteluosasykli alkaa sillä, että testauspää ja siihen liittyvä neulalaite nostetaan ylös, ja ne joutuvat siten 20 ympäröivän huoneilman vaikutuksen alaisiksi. Kaikki sole-noidiventtiilit ovat suljettuina. Oletetaan, että on määrä tutkia aerobisia säiliöitä, joten viljelykaasua syötetään tarvittaessa V3:n kautta. Pumppu P käynnistetään hetkeksi, niin että IR-analysaattorin näytekammio SC täyttyy huone-- 25 ilmalla, jota virtaa neulojen Nl ja N2 kautta. Myös neulojen kuumennin NH laitetaan päälle tässä vaiheessa kuumentimen esilämmittämiseksi jäljempänä tehtäviä testejä varten ja paljaina oleville neuloille kertyneistä materiaaleista aiheutuvan järjestelmän biologisen kontaminoitumi-30 sen estämiseksi. Analysaattorin annetaan stabiloitua vähän aikaa; neulojen kuumennin pidetään neulalaitteen ympärillä tämän aikaa.The pre-flush sub-cycle is most easily understood by the timing diagram shown in Figure 4 and the diagram of the pneumatic system of Figure 3. At the beginning of the test cycle, the pre-flush sub-cycle begins with the test head and associated needle device raised, thus exposing the ambient room air. All solenoid valves are closed. It is assumed that aerobic tanks are to be studied, so the culture gas is fed through V3 if necessary. Pump P is started briefly so that the sample chamber SC of the IR analyzer is filled with room air flowing through needles N1 and N2. The needle heater NH is also turned on at this stage to preheat the heater for the tests below and to prevent biological contamination of the system by materials accumulated on the exposed needles. The analyzer is allowed to stabilize for a short time; the needle heater is kept around the needle device during this time.
Stabiloitumisjakson lopussa otetaan analysaattorin antama lukema ja verrataan sitä tietojenkäsittelyjärjes-35 telmään talletettuun huoneilman C02-pitoisuuden ylä- ja i7 83432 alarajoihin. Normaali lukema sallii testauksen jatkumisen; epänormaali arvo keskeyttää testauksen ja antaa käyttäjälle kehotuksen tarkistaa IR-analysaattorin nollasäätö. Tässä vaiheessa avataan venttiili V3 lyhyeksi aikaa, otetaan 5 paineantureiden PT1 ja PT2 lukemat ja verrataan niitä talletettuihin parametreihin sen varmistamiseksi, että vilje-lykaasua tulee asianmukaisella syöttöpaineella, samoin kuin paineantureiden asianmukaisen toiminnan tarkistamiseksi . Paineantureiden antamien lukemien erotusta ver- 10 rataan talletettuun vakioon, ja laite antaa kehotuksen huoltaa paineanturit, jos muistissa oleva arvo ylitetään. PTlzn lukemaa verrataan sitten toiseen vakiopariin, jotka ovat lukeman ylä- ja alarajat, ja laite antaa varoituksen liian suuresta tai pienestä viljelykaasun paineesta, ellei 15 lukema osu rajojen sisään. Testaus keskeytyy kummassakin tapauksessa.At the end of the stabilization period, the analyzer reading shall be taken and compared to the upper and lower limits of the room CO2 concentration stored in the data processing system 35. A normal reading allows testing to continue; an abnormal value interrupts testing and prompts the user to check the IR analyzer zero setting. At this stage, the valve V3 is opened for a short time, the readings of the pressure sensors PT1 and PT2 are taken and compared with the stored parameters to ensure that the culture gas comes at the correct supply pressure, as well as to check the proper operation of the pressure sensors. The difference between the readings given by the pressure sensors is compared to the stored constant, and the device prompts to service the pressure sensors if the value in the memory is exceeded. The PTlz reading is then compared to another constant pair, which are the upper and lower limits of the reading, and the device warns of too high or low culture gas pressure unless the 15 reading falls within the limits. Testing is interrupted in both cases.
Sitten venttiili V3 suljetaan viljelykaasun säästämiseksi, samalla kun neulojen kuumennus jatkuu niin pitkään, että neulojen sisälämpötila saavuttaa halutun arvon. 20 Sitten neulojen kuumennus lopetetaan, kuumennuslaitteen poisto aloitetaan, pumppu P käynnistetään ja venttiilit VI, V2 ja V3 avataan, jolloin viljelykaasu pääsee virtaamaan pneumaattisen järjestelmän läpi ja IR-näytekammio SC ja pumppu P1 täyttyvät viljelykaasulla. Kaasun annetaan 25 kiertää useita sekunteja sen varmistamiseksi, että järjestelmä on huuhdottu ja täytetty viljelykaasulla. Sitten otetaan paineantureiden PT1 ja PT2 lukemat ja niiden erotusta verrataan aiemmin talletettuun rajaan pumpun asianmukaisen toiminnan varmistamiseksi. Normaalirajoissa oleva 30 erotus sallii testauksen jatkumisen; epänormaali erotus keskeyttää testauksen ja saa aikaan kehotuksen tarkistaa pumppu ja liitosputkisto. Sitten pysäytetään pumppu P, minkä jälkeen venttiilit VI, V2 ja V3 suljetaan.The valve V3 is then closed to save the culture gas, while the heating of the needles continues until the internal temperature of the needles reaches the desired value. The heating of the needles is then stopped, the removal of the heating device is started, the pump P is started and the valves V1, V2 and V3 are opened, allowing the culture gas to flow through the pneumatic system and the IR sample chamber SC and pump P1 to be filled with culture gas. The gas is allowed to circulate for several seconds to ensure that the system is flushed and filled with culture gas. The readings of the pressure sensors PT1 and PT2 are then taken and their difference is compared to a previously stored limit to ensure proper operation of the pump. A difference of 30 within the normal range allows testing to continue; an abnormal separation interrupts testing and causes a prompt to check the pump and connecting piping. The pump P is then stopped, after which the valves V1, V2 and V3 are closed.
IR-analysaattorin annetaan stabiloitua jonkin ai-35 kaa. Sitten luetaan IR-analysaattorin lukema, vähennetään is 8 3 432 muistissa oleva huoneilman antama lukema ja verrataan tulosta valitulle viljelykaasulle annettuihin normaalirajoihin. Rajojen sisäpuolella oleva normaali tulos sallii testauksen jatkumisen; epänormaali tulos keskeyttää tes-5 tauksen ja antaa kehotuksen tarkistaa, onko viljelykaasun C02-pitoisuus joko liian suuri tai pieni ja toimiiko mittausjärjestelmä. Viljelykaasun C02-pitoisuus talletetaan myös tietojenkäsittelyjärjestelmän muistiin, ja sitä käytetään korjattaessa mitatut pullojen ylätilakaasun pitoi-10 suuslukemat tämän menetelmän mukaisesti.The IR analyzer is allowed to stabilize for some ai-35 kaa. The IR analyzer reading is then read, subtracted from the room air reading in the 8 3 432 memory, and the result compared to the normal limits given for the selected culture gas. A normal result within the limits allows testing to continue; an abnormal result interrupts the test-5 test and prompts you to check whether the C02 concentration in the culture gas is either too high or too low and whether the measurement system is working. The CO 2 content of the culture gas is also stored in the memory of the data processing system and is used to correct the measured headspace gas concentration readings of the cylinders according to this method.
Sitten käynnistetään pumppu P ja avataan venttiilit VI ja V3 V2:n ollessa kiinni, jolloin viljelykaasu virtaa neulojen N1 ja N2 kautta ulos. Sitten otetaan anturin PT2 lukema ja verrataan sitä muistissa oleviin ylä- ja alara-15 joihin sen varmistamiseksi, ettei viljelykaasun paine ole liian suuri eikä liian pieni. Epänormaalit lukemat keskeyttävät testauksen ja antavat käskyn tarkistaa ulkoisen kaasulähteen paine, oli se sitten liian suuri tai pieni. Sitten pumppu pysäytetään, mikä katkaisee yhteyden järjes-20 telmän kahden haaran välillä, ja venttiili V2 avataan. Venttiilien VI, V2 ja V3 ollessa nyt auki viljelykaasu virtaa pneumaattisen järjestelmän kummankin haaran kautta ja ulos neuloista N1 ja N2. Paineantureiden PT1 ja PT2 lukemat otetaan jälleen ja niitä verrataan erikseen muis-25 tissa oleviin arvoihin sen varmistamiseksi, että paineen alenema, jonka kumpikin neula ja suodatin aiheuttaa on hyväksyttävissä rajoissa. Väärä tulos keskeyttää testauksen ja antaa kehotuksen tarkistaa neulat suodattimien tukkeutumien suhteen (suuri paine) tai tarkistaa letkuliitok-30 set (pieni paine). Sitten venttiilit VI, V2 ja V3 suljetaan ja esihuuhteluosasykli päättyy.The pump P is then started and the valves V1 and V3 are opened with V2 closed, whereby the culture gas flows out through the needles N1 and N2. The reading of the sensor PT2 is then taken and compared with the upper and lower 15s in the memory to ensure that the culture gas pressure is neither too high nor too low. Abnormal readings interrupt the test and instruct to check the pressure of the external gas source, whether it is too high or low. The pump is then stopped, which breaks the connection between the two branches of the system, and valve V2 is opened. With valves VI, V2 and V3 now open, the culture gas flows through each branch of the pneumatic system and out of the needles N1 and N2. The readings of the pressure sensors PT1 and PT2 are again taken and compared separately with the values in the memory to ensure that the pressure drop caused by each needle and filter is within acceptable limits. An incorrect result will interrupt the test and prompt you to check the needles for clogged filters (high pressure) or to check the hose connections (low pressure). Then valves VI, V2 and V3 are closed and the pre-flush sub-cycle ends.
Säiliöntutkimusosasykli seuraa esihuuhteluosasykliä ja se toistetaan kullekin tutkittavalle säiliölle. Laitteiston ajoitus testausosasyklin aikana esitetään kuviossa ·· 35 5, jossa viitataan pneumaattiseen järjestelmään, joka esi- i9 83432 tetään kuviossa 3. Tämän osasyklin alussa kaikki venttiilit ovat suljettuina ja neulojen kuumennin poissa päältä. Mittausjärjestelmä, johon kuuluvat neulat N1 ja N2, näyte-kammio SC ja niitä yhdistävät putket, sisältää pelkkää 5 viljelykaasua esihuuhtelun seurauksena. Lautasta ja tes-tauspäätä liikutetaan siten, että ensimmäinen tutkittava säiliö tulee testauspään alle, kuten aiemmin esitettiin kuviossa 2. Pullon oikea asema määritetään erilaisten optisten antureiden (ei kuviossa), jotka ovat tietojenkä-10 sittelyjärjestelmän ohjauksessa, avulla. Asianmukaisen asennon olemassaolo x- ja y-akselin suunnassa on testaus-syklin nollahetki. Ennalta valittua viljelykaasulähdettä käytetään joko aerobiseen tai anaerobiseen testaukseen, ja sitä verrataan koodinumerolla varustettuun säiliölautaseen 15 sen varmistamiseksi, että on valittu oikea viljelykaasu. Yhteensopivuus johtaa testauksen jatkumiseen, kun taas epäsopivuus keskeyttää kokeen ja johtaa varoitukseen väärän viljelykaasun valinnasta.The tank test sub-cycle follows the pre-flush cycle and is repeated for each tank under test. The timing of the apparatus during the test sub-cycle is shown in Figure 5, which refers to the pneumatic system shown in Figure 3. At the beginning of this sub-cycle, all valves are closed and the needle heater is off. The measuring system, which includes needles N1 and N2, the sample chamber SC and the tubes connecting them, contains only 5 culture gases as a result of the pre-flush. The plate and test head are moved so that the first container to be examined comes under the test head, as previously shown in Figure 2. The correct position of the bottle is determined by various optical sensors (not shown) under the control of the data processing system. The existence of an appropriate position in the x- and y-axis directions is the zero moment of the test cycle. The preselected culture gas source is used for either aerobic or anaerobic testing and is compared to a container plate 15 with a code number to ensure that the correct culture gas has been selected. Compatibility leads to continued testing, while incompatibility interrupts the experiment and results in a warning of incorrect culture gas selection.
Venttiili V3 avataan, jolloin viljelykaasua pääsee 20 järjestelmään, anturit PT1 ja PT2 luetaan ja lasketaan niiden erotus. Erotus, joka ylittää muistissa olevan rajan, johtaa kehotukseen huoltaa paineanturit, kun taas PTl:n lukema, joka on annettujen ylä- ja alarajojen ulkopuolella, johtaa kehotukseen tarkistaa, onko viljelykaasun 25 paine liian suuri tai liian pieni. Sitten venttiili V3 suljetaan. Sen jälkeen testauspää painetaan alas, jolloin neulat N1 ja N2 tunkeutuvat säiliön elastomeeritulpan läpi ja avaavat tien säiliön kaasutilaan. Sitten käynnistetään pumppu P, jolloin ylätilakaasua siirtyy pneumaattisen jär-30 jestelmän näytteenottohaaraan.Valve V3 is opened, allowing the culture gas to enter the system, and sensors PT1 and PT2 are read and their difference is calculated. A difference that exceeds the limit in memory results in a prompt to service the pressure sensors, while a reading of PT1 outside the given upper and lower limits results in a prompt to check whether the pressure of the culture gas 25 is too high or too low. Then valve V3 is closed. The test head is then depressed, allowing the needles N1 and N2 to penetrate the elastomeric plug of the container and open a path to the gas space of the container. The pump P is then started, whereby the headspace gas is transferred to the sampling branch of the pneumatic system.
Ylätilakaasukierron suljettu luonne aiheuttaa sen, että ylätilakaasu laimenee viljelykaasulla suhteessa, joka on riippuvainen säiliön kaasutilan ja näytteenottohaaran tilavuuksien suhteesta, mikä puolestaan saa aikaan sen, 35 että mitattu C02-pitoisuus on erilainen kuin kaasutilan 2o 83432 C02-pitoisuus ennen näytteenottoa. Tämä väistämätön laimentuminen tulee tehdä mahdollisimman pieneksi tämän testausmenetelmän tehokkuuden säilyttämiseksi. Ihannetapauksessa näytteenottohaaran tilavuus on hyvin pieni verrat-5 tuna säiliön kaasutilavuuteen, minkä seurauksena on yläti-lakaasun merkityksetön laimentuminen sen kiertäessä näytteenottohaaran läpi. Käytännön syistä saavutettavissa oleva pienin laimentuminen on noin 50 %, arvo, joka saavutetaan vain minimoimalla huolellisesti liitosputkien pituu-10 det pneumaattisessa järjestelmässä, valitsemalla kuolleelta tilavuudeltaan mahdollisimman pienet solenoidiventtii-lit ja muilla sen kaltaisilla toimilla. Mittauksen vaatiman korjauksen minimoinnin kannalta ja sen kannalta, että testin herkkyys biologisen aktiivisuuden aiheuttamalla 15 kaasutilan C02-pitoisuuden nousulla, saadaan mahdollisimman hyväksi, on tämän keksinnön eräänä tärkeänä näkökohtana se, että ulkoisen viljelykaasun C02-pitoisuus on säädettävissä suurin piirtein yhtä suureksi kuin steriilin pullon kaasutilan C02-pitoisuus inkubointilämpötilassa ennen tut-20 kittavan näytteen lisäämistä. Tämä on tärkeää tässä esitetyn menetelmän käytännön toteutuksen kannalta.The closed nature of the headspace gas circuit causes the headspace gas to be diluted with the culture gas in a ratio dependent on the volume ratio of the tank gas space to the sampling branch, which in turn causes the measured CO2 concentration to be different from the gas space 2o 83432 CO2 before sampling. This unavoidable dilution should be minimized to maintain the effectiveness of this test method. Ideally, the volume of the sampling branch is very small compared to the gas volume of the tank, resulting in an insignificant dilution of the upper gas as it circulates through the sampling branch. For practical reasons, the minimum dilution that can be achieved is about 50%, a value that is only achieved by carefully minimizing the lengths of the connecting pipes in a pneumatic system, by selecting solenoid valves with the smallest possible dead volume, and the like. In order to minimize the correction required by the measurement and to maximize the sensitivity of the test with the increase in CO2 activity of the 15 gas spaces caused by biological activity, it is an important aspect of this invention that the CO 2 content of the external culture gas be adjustable to approximately CO2 concentration at incubation temperature before addition of test sample. This is important for the practical implementation of the method presented here.
Valitun viljelykaasun hiilidioksidipitoisuus säädetään suurin piirtein yhtä suureksi kuin suljetun pullon kaasutilassa ennen näytteen lisäystä ja inkubointia val-25 litseva hiilidioksidipitoisuus. Yleensä anaerobinen vilje-lykaasu sisältää noin 1 - 10 % hiilidioksidia ja noin 0 - 10 % vetyä lopun ollessa typpeä. Aerobinen viljelykaa-su sisältää yleensä noin 1-10 % hiilidioksidia loppuosan ollessa ilmaa. Steriilin pullon kaasutilassa vallitseva 30 C02-pitoisuus riippuu olosuhteista, joissa kasvualusta lisätään, ja kasvualustan koostumuksesta ja määrästä. Eräässä keksinnön edullisessa muodossa on ylätilakaasun C02-pi-toisuus 60 ml:n pullossa, jossa on 30 ml anaerobista kasvualustaa, noin 3-5 %. Kaikki tässä ilmoitetut prosentti-35 osuudet ovat tilavuusprosenttiosuuksia, ellei erityisesti 2i 83432 toisin mainita. Samanlaisessa pullossa, jossa on 30 ml aerobista kasvualustaa, on kaasutilassa vallitseva C02-pi-toisuus noin 2-3 %.The carbon dioxide content of the selected culture gas is adjusted to approximately equal to the prevailing carbon dioxide concentration in the gas space of the closed bottle prior to sample addition and incubation. Generally, the anaerobic culture gas contains about 1 to 10% carbon dioxide and about 0 to 10% hydrogen with the remainder being nitrogen. The aerobic culture earth generally contains about 1-10% carbon dioxide with the remainder being air. The concentration of CO 2 in the gas space of the sterile bottle depends on the conditions under which the medium is added and the composition and amount of medium. In a preferred embodiment of the invention, the CO2 content of the headspace gas in a 60 ml flask containing 30 ml of anaerobic medium is about 3-5%. All percentages reported herein are 35 percent by volume, unless specifically stated otherwise 2i 83432. A similar bottle with 30 ml of aerobic medium has a CO 2 content of about 2-3% in the gas space.
Neulojen kuumennin laitetaan päälle ja pumppua käy-5 tetään niin pitkään, että viljelykaasun ja ylätilakaasun täydellinen sekoittuminen näytteenottohaarassa ja viljel-mäpullossa varmistuu. Sitten pumppu suljetaan ja IR-analy-saattorin annetaan stabiloitua, samalla kun testauspää nostetaan ylös, jolloin neulat poistuvat viljelysäiliöstä. 10 Sitten luetaan IR-analysaattorin antama tulos, käsitellään se tietojenkäsittelyjärjestelmällä ja talletetaan muistiin. Sitten suljetaan venttiilit VI, V2 ja V3 ylätilakaa-sunäytteen huuhtomiseksi pois näytehaarasta. Venttiilit VI, V2 ja V3 suljetaan, samalla kun ennalta päälle kytket-15 ty neulojen kuumennuslaite viedään neulojen ympärille ja pumppu käynnistetään, huoneilman kierrättämiseksi näyte-haaran läpi. Sitten pumppu sammutetaan lyhyeksi ajaksi ja annetaan neulojen kuumennuksen jatkua neuloissa tai neuloilla mahdollisesti olevan biologisesti aktiivisen aineen 20 poistumisen edistämiseksi.The needle heater is switched on and the pump is operated until the complete mixing of the culture gas and the headspace gas in the sampling branch and the culture flask is ensured. The pump is then closed and the IR analyzer is allowed to stabilize while the test head is raised, leaving the needles out of the culture tank. 10 The result from the IR analyzer is then read, processed by a data processing system and stored in memory. Valves VI, V2 and V3 are then closed to flush the upper space sample out of the sample branch. Valves VI, V2 and V3 are closed while the pre-switched needle heating device is placed around the needles and the pump is started to circulate room air through the sample branch. The pump is then turned off for a short time and the needles are allowed to continue heating to promote the removal of any biologically active substance 20 in the needles or needles.
Vähän ennen neulojen kuumennuksen lopettamista pumppu käynnistetään jälleen, minkä jälkeen avataan VI ja V2. Sitten luetaan paineanturi PT2 ja arvoa verrataan talletettuihin rajoihin asianmukaisen viljelykaasun paineen 25 varmistamiseksi. Mittaus jatkuu lukeman ollessa normaali; asetettujen rajojen ylä- tai alapuolella oleva epänormaali arvo saa aikaan mittauksen keskeytymisen ja kehoituksen tarkistaa, onko viljelykaasun paine liian suuri tai pieni. Sitten avataan venttiili V2 VI:n ja V3:n ollessa edelleen 30 avoinna ja pumpun jatkaessa käyntiään. Viljelykaasun annetaan virrata ulos neulojen N1 ja N2 kautta. Anturit PT1 ja PT2 luetaan jälleen ja paineiden erotusta verrataan talletettuun arvoon. Talletettua vakioarvoa pienempi tulos saa aikaan mittauksen keskeytymisen ja kehoituksen tarkistaa 35 pumppu ja siihen liitetyt putket. PTl:n ja PT2:n painelu- 22 83 432 kemat tarkistetaan ja arvoja verrataan ennalta talletettuihin lukemiin sen varmistamiseksi, että putkiliitokset ovat pitäviä ja että neuloissa ja suodattimissa ei ole tukkeumia. Epänormaali arvo saa aikaan mittauksen kes-5 keytymisen ja kehotuksen tarkistaa putkiliitokset alhaisen paineen ollessa kyseessä tai sen, esiintyykö tukkeumia jomman kumman anturin rekisteröidessä liian suuren paineen.Shortly before the need to stop heating the needles, the pump is started again, after which VI and V2 are opened. The pressure sensor PT2 is then read and the value is compared to the stored limits to ensure the appropriate culture gas pressure. The measurement continues when the reading is normal; an abnormal value above or below the set limits will cause the measurement to be interrupted and prompt to check whether the culture gas pressure is too high or low. Valve V2 is then opened with VI and V3 still open and the pump continuing to run. The culture gas is allowed to flow out through needles N1 and N2. Sensors PT1 and PT2 are read again and the pressure difference is compared with the stored value. A result lower than the stored standard value will cause the measurement to be interrupted and prompt to check the 35 pump and the connected pipes. The pressure readings for PT1 and PT2 are checked and the values are compared to pre-stored readings to ensure that the pipe connections are tight and that there are no blockages in the needles and filters. An abnormal value will cause the measurement to interrupt and prompt you to check the pipe connections at low pressure or if there are blockages when either sensor registers too high a pressure.
Sitten avataan V2 ja suljetaan pumppu, jolloin vil-10 jelykaasu virtaa pneumaattisen järjestelmän kumpaankin haaraan. PT1 ja PT2 luetaan jälleen, ja niiden lukemia verrataan talletettuihin arvoihin sen varmistamiseksi, että paineen alenema kummassakin neulassa ja siihen liittyvässä suodattimessa on hyväksyttävissä rajoissa. Epänor-15 maalit tulokset saavat aikaan säiliöiden tutkimisen keskeytymisen ja kehotuksen tarkistaa kaikki putkiliitokset paineen ollessa alhainen tai tarkistaa, onko neuloissa ja suodattimissa tukkeumia, paineen ollessa suuri. Kaikki venttiilit suljetaan sitten ja näytteensiirtäjä käynniste-20 tään siirtämään testauspää ja/tai lautanen sopivaan kohtaan järjestyksessä seuraavan säiliön tutkimiseksi, minkä jälkeen säiliöntestausosasykli alkaa uudelleen.V2 is then opened and the pump closed, allowing the flue gas to flow to each branch of the pneumatic system. PT1 and PT2 are read again and their readings are compared to the stored values to ensure that the pressure drop across each needle and associated filter is within acceptable limits. The results of the non-standard 15 paints result in an interruption of the examination of the tanks and a prompt to check all pipe connections at low pressure or to check the needles and filters for blockages at high pressure. All valves are then closed and the sampler is started to move the test head and / or plate to a suitable location to examine the next tank in sequence, after which the tank test sub-cycle begins again.
Mittausjärjestelmän, lautasen liikkumisen ja tes-tauspään liikkumisen ja toiminnan ohjaus tapahtuu tieto-25 jenkäsittely/ohjausjärjestelmällä yhdessä tarvittavan elektroniikan kanssa, kuten kuviossa 6 esitetään kaavamaisesti. Päävirta vakioidaan suodattimena 1 kotimaisten ja ulkomaisten radiotaajuusero-ohjeiden mukaiseksi. Suodatettu 120 V:n vaihtovirta syötetään päävirtalähteeseen 2, 30 vaihtovirtaohjauspiiriin 3 ja neulojen kuumentimen voiman lähteeseen 4. Suodatettua 120 V:n vaihtovirtaa käytetään myös virtalähteenä CRT-päätteelle ja kirjoittimelle. Tietojenkäsittely /ohjausjärjestelmästä 5 tulevat logiikkatason signaalit ohjaavat mittausjärjestelmään 6 liittyvien 35 vaihtovirtaa tarvitsevien moottoreiden, solenoidiventtii-The control of the measuring system, the movement of the plate and the movement and operation of the test head takes place by means of a data processing / control system together with the necessary electronics, as shown schematically in Fig. 6. The main current is standardized as a filter 1 in accordance with domestic and foreign radio frequency difference guidelines. The filtered 120 V AC is supplied to the main power supply 2, 30 to the AC control circuit 3 and the needle heater power source 4. The filtered 120 V AC is also used as a power source for the CRT terminal and printer. The logic level signals from the data processing / control system 5 control the 35 AC motors, solenoid valves connected to the measuring system 6.
IIII
23 83432 lien ja vastaavien toimintaa, lautasen liikutuslaitetta 7 ja testauspäätä 2 vaihtovirtaohjauspiirissä olevien puoli-johdekytkimien kautta.23 83432 and the like, the plate moving device 7 and the test head 2 via the semiconductor switches in the AC control circuit.
Neulojen kuumentimen voimanlähde antaa tasavirtaa, 5 jotta estettäisiin viive neulojen kuumennustehossa kuumen-nusosien vastuksen kasvaessa niiden vanhetessa. Kuumentimen päälle- ja poiskytkemiskäskyt antaa ohjausjärjestelmä, joka myös seuraa kuumentimen voimanlähteen antamaa vika-signaalia kuumentimen asianmukaisen toiminnan varmista-10 miseksi. Ohjausjärjestelmä ohjaa myös solenoidiventtiilejä ja näytteenottopumpun käyntiä sekä hyväksyy paineantureilta ja IR-analysaattorilta tulevat analogiset lukemat edellä kuvatulla tavalla. Kaikki analogiasignaalit käsitellään monikanavaisella analogiadigitaalimuuntimella en-15 nen signaalien käsittelyä. Lautasen liikkeitä ohjaavat optiset tuntoelimet, jotka määrittävät lautasen sijainnin ja varmistavat lautasen koodin sen takaamiseksi, että valittu aerobinen tai anaerobinen kaasu on oikeaa tutkittavaksi otetulle lautaselle. Pullon tulpan säteilytykseen 20 käytettävä UV-lamppu on myös tietokoneen ohjauksessa ja se on päällä vain pullojen testauksen aikana asianmukaisen suojakannen ollessa suljettuna käyttäjän suojaamiseksi turhalta UV-säteilyltä.The power source of the needle heater provides direct current to prevent a delay in the heating power of the needles as the resistance of the heating parts increases as they age. The heater on and off commands are given by a control system that also monitors the fault signal from the heater power supply to ensure proper operation of the heater. The control system also controls the solenoid valves and the operation of the sampling pump and accepts analog readings from the pressure sensors and the IR analyzer as described above. All analog signals are processed by a multi-channel analog-to-digital converter before the signals are processed. The movements of the dish are controlled by optical sensors that determine the position of the dish and verify the dish code to ensure that the selected aerobic or anaerobic gas is correct for the dish being examined. The UV lamp used to irradiate the bottle stopper 20 is also computer controlled and is on only during testing of the bottles with the appropriate protective cover closed to protect the user from unnecessary UV radiation.
IR-analysaattorista tulevat käsittelemättömät tu-25 lokset, jotka ovat verrannollisia IR-transmittanssiin C02-absorbanssin alueella syötetään tietojenkäsittelyjärjes-telmä/ohjaimeen analogisessa muodossa, muutetaan digitaalisiksi ja linearisoidaan sitten hiilidioksidipitoisuutta kuvaaviksi järjestelmän ohjelmistossa olevan taulukon 30 avulla. Sitten linearisoidut tulokset skaalataan siten, että saadaan käyttäjän tarkasteltavaksi järkevä numeroar-voalue, joka ulottuu 0:sta 200 - 300:aan mielivaltaiseen yksikköön, joille on annettu nimitys kasvuarvoyksikkö (GV). Skaalattujen tulosten suurin mahdollinen arvo riip-35 puu siitä, käytetäänkö aerobista vai anaerobista viljely- 24 83 432 kaasua, ja siitä millaisen osuuden IR-analysaattorin dynaamisesta alueesta viljelykaasussa oleva C02 käyttää. Siten korkein mahdollinen kasvuero on pienempi tutkittaessa anaerobisia viljelmiä, koska C02-pitoisuus on suurempi 5 anaerobisessa viljelykaasussa.The raw results from the IR analyzer, which are proportional to the IR transmittance in the CO 2 absorbance range, are fed to the data processing system / controller in analog form, digitized, and then linearized to represent the carbon dioxide concentration using Table 30 in the system software. The linearized results are then scaled to provide the user with a reasonable numerical value range ranging from 0 to 200 to 300 arbitrary units, designated the Growth Value Unit (GV). The maximum value of the scaled results depends on whether the aerobic or anaerobic culture gas is used and what proportion of the dynamic range of the IR analyzer is used by the CO2 in the culture gas. Thus, the highest possible growth difference is smaller when studying anaerobic cultures because the CO2 concentration is higher in the 5 anaerobic culture gas.
Käyttöjärjestelmän koko ohjelmisto on talletettuna lukumuistiin (ROM), kun taas järjestelmän nopea työmuisti ja tulosten talletus ovat poimintamuistissa (RAM). Järjestelmä toimii jaksottaisen ohjauksen alaisena, johon liit-10 tyy reaaliaikakello näytteenoton ja mittaamisen ajoituksen valvomiseksi. Ratkaisevat tiedot ja järjestelmämuistin sisältö säilytetään ja reaaliaikakellon toimintaa pidetään yllä virtakatkosten sattuessa ainakin yhden viikon ajan nikkelikadmiunvarapariston avulla. Laitteistossa on virta-15 katkos/uudelleenkytkemispiiri laitteiston asianmukaisen poiskytkemisen takaamiseksi virtakatkosten sattuessa. Ratkaisevat järjestelmän ja tietokoneen vakiot säilytetään virtakatkoksen havaitsemisen jälkeen, ja niitä käytetään järjestelmän uudelleenkäynnistykseen päävirran palatessa. 20 Käyttäjän kaikki kommunikointi laitteiston kanssa tapahtuu ulkopuolisen CRT-päätteen avulla valikkojen (menu driven screen presentations) kautta. Laitteistossa on erilliset valikot näytön valintaa, toimintaparametrien asetusta, positiivisen tuloksen havaitsemiskriteerien va-25 lintaa, näytesäiliöiden järjestelmälle tallentamista, aiemmin mitattujen kasvuarvojen avulla ilmaistun aerobisen ja anaerobisen pullon muodostaman parin tuloshistorian saamista, edellisen lukukerran jälkeen positiivisiksi havaittujen viljelmien raportoimista, viljelmäsäiliölautasen 30 käsivaraisen testauksen suorittamista ja päivittäisen laitteiston ylläpidon suorittamista varten.The entire operating system software is stored in read-only memory (ROM), while the system's fast working memory and storage of results are in random access memory (RAM). The system operates under periodic control with a real-time clock to monitor the timing of sampling and measurement. Critical data and the contents of the system memory are stored and the operation of the real-time clock is maintained in the event of a power failure for at least one week by means of a nickel-cadmium backup battery. The equipment has a power-15 open / reconnect circuit to ensure proper shutdown of the equipment in the event of a power outage. Crucial System and Computer Standards are retained after a power failure is detected and are used to restart the system when the main power is restored. 20 All user communication with the hardware is via an external CRT terminal via menus (menu driven screen presentations). The apparatus has separate menus for display selection, setting of operating parameters, selection of positive result detection criteria, storage of sample containers in the system, obtaining the result history of a pair of aerobic and anaerobic flasks expressed by previously measured growth values. to perform daily hardware maintenance.
Sen takaamiseksi, että laitteisto täyttää kliinisen käytön asettamat toimintavaatimukset, käyttöohjelmistossa on myös itsetestausmahdollisuudet, joihin kuuluvat auto-35 maattiset itsetestausrutiinit ROM- ja RAM-muistien, kes-To ensure that the hardware meets the performance requirements of clinical use, the operating software also includes self-testing capabilities, including automatic 35 self-testing routines for ROM and RAM,
IIII
25 8 3 432 kustietokoneen (CPU), syöttöjännitteiden ja varapariston tilan tarkistamiseksi. Nämä rutiinit toteutetaan laitteiston ollessa vapaana säiliöiden testauksen välillä. Toimin-tatarkistukset tehdään myös optisille tuntoelimille, moot-5 toreille, neulojen kuumentimen voimanlähteelle/neulojen kuumentimelle ja mittausjärjestelmälle. Osana käyttäjän tekemää päivittäistä tarkistusohjelmaa tehdään myös yksityiskohtaiset toimintatarkistukset ohjaimen, mittausjärjestelmän, virtalähteiden, optisten tuntoelinten ja eri-10 laisten moottoreiden suhteen. Edellä mainituilla käyttäjän suorittamilla tarkistusmenettelyillä saadaan aikaan vikojen eristäminen laitteiston osalaitetasolle.25 8 3 432 To check the status of the computer (CPU), supply voltages and backup battery. These routines are implemented with the equipment free between tank tests. Functional checks are also performed on the optical sensors, motors, the needle heater power supply / needle heater and the measurement system. As part of the user’s daily inspection program, detailed functional checks are also performed on the controller, measurement system, power supplies, optical sensors, and various motors. The above-mentioned user inspection procedures provide for the isolation of faults at the sub-level of the equipment.
Kasvualustat, joita käytetään edellä kuvatun laitteiston yhteydessä keksinnön mukaisen menetelmän toteutta-15 miseksi, formuloidaan soveltuviksi aerobisten, fakultatii- visten ja anaerobisten mikro-organismien kasvatusta ja havaitsemista varten. On selvää, että happea tarvitaan ehdottomasti aerobisten mikro-organismien kasvatukseen ja että hapen määrä tulee saada mahdollisimman pieneksi halu-20 ttaessa kasvattaa ehdottomia anaerobeja. Jos mielenkiinnon kohteena ovat valoa vaativat tai sitä sietämättömät mikro-organismit, tulisi antaa valoa tai vastaavasti poistaa se.The media used in connection with the apparatus described above for carrying out the method according to the invention are formulated for the growth and detection of aerobic, facultative and anaerobic microorganisms. It is clear that oxygen is absolutely necessary for the growth of aerobic microorganisms and that the amount of oxygen must be kept to a minimum in order to grow absolute anaerobes. If light-requiring or intolerant microorganisms are of interest, light should be provided or eliminated.
Tyypilliset kasvualustat sisältävät yleensä vettä, hiililähdettä ja typpilähdettä. Hiililähde voi olla hiili-25 hydraatti, aminohappo, mono- tai dikarboksyylihappo tai niiden suola, polyhydroksialkoholi, hydroksihappo, hiili-dioksidi/bikarbonaatti tai muu metaboloitavissa oleva hiili- tai hiilidioksidiyhdiste. Jotkut mikro-organismit assimiloivat hiilidioksidia kasvun aikana. Jotkut näistä 30 mikro-organismeista vaativat suhteellisen korkeita alustan hiilidioksidipitoisuuksia, koska näiden mikro-organismien affiniteetti hiilidioksidiin on alhainen. Hiililähde sisältää tavallisesti vähintään yhtä sokeria, kuten glukoosia, sakkaroosia, fruktoosia, ksyloosia, maltoosia, lak-.35 toosia, jne. Myös aminohapot, kuten lysiini, glysiini, 26 8 3 432 alaniini, tyrosiini, treoniini, histidiini, leusiini, jne. muodostavat osan kasvualustan hiililähteestä. Typpilähde voi olla nitraatti, nitriitti, ammoniakki, urea tai mikä tahansa muu assimiloituva orgaaninen tai epäorgaaninen 5 typpilähde. Aminohappo tai niiden seos voi toimia sekä hiili- että typpilähteenä. Typpeä tulisi olla riittävästi läsnä solujen kasvun ja replikoitumisen takaamiseksi.Typical media usually contain water, a carbon source, and a nitrogen source. The carbon source may be a carbonate hydrate, amino acid, mono- or dicarboxylic acid or a salt thereof, polyhydroxy alcohol, hydroxy acid, carbon dioxide / bicarbonate, or other metabolizable carbon or carbon dioxide compound. Some microorganisms assimilate carbon dioxide during growth. Some of these 30 microorganisms require relatively high concentrations of carbon dioxide in the medium because of the low affinity of these microorganisms for carbon dioxide. The carbon source usually contains at least one sugar such as glucose, sucrose, fructose, xylose, maltose, lactose, etc. Also amino acids such as lysine, glycine, alanine, tyrosine, threonine, histidine, leucine, etc. form part of the carbon source of the growing medium. The nitrogen source may be nitrate, nitrite, ammonia, urea or any other assimilable organic or inorganic nitrogen source. The amino acid or a mixture thereof can serve as both a carbon and a nitrogen source. Nitrogen should be present sufficiently to ensure cell growth and replication.
Kasvualustaan voidaan lisätä erilaisia kalsium-, kalium- ja magnesiumsuoloja, kloridit, sulfaatit, fosfaa-10 tit, tms. mukaan luettuina. Koska tällaiset materiaalit ovat tavanomaisia mikrobiologisissa kasvualustoissa, ovat materiaalien valinta sekä niiden keskinäiset suhteet alalla hyvin tunnettuja.Various calcium, potassium and magnesium salts, including chlorides, sulfates, phosphates, and the like, can be added to the medium. Because such materials are common in microbiological media, the choice of materials and their interrelationships are well known in the art.
Niin kutsuttuihin hivenalkuaineisiin, joita on läs-15 nä hyvin pieniä määriä, kuuluvat tavallisesti mangaani, rauta, sinkki, koboltti ja mahdollisesti muita alkuaineita.The so-called trace elements, which are present in very small amounts, usually include manganese, iron, zinc, cobalt and possibly other elements.
Esimerkkejä tunnetuista kasvualustoista, joita voidaan käyttää tämän keksinnön yhteydessä, ovat peptonilie-20 mi, trypsiinipilkottu soijaliemi, ravinneliemi, tioglyko-laattiliemi ja aivo-sydäninfuusioliemi. Trypsiinipilkot-tuun soijaliemeen perustuvien alustojen (alustoja 6B ja 7C aerobista ja vastaavasti anaerobista viljelyä varten myy Johnston Laboratories, BB1 Microbiology Systems Division 25 of BD, Towson, MD 21204) on havaittu toimivan hyvin.Examples of known growth media that can be used in the context of this invention include peptone broth, trypsin-cleaved soybean broth, nutrient broth, thioglycollate broth, and brain-heart infusion broth. Trypsin-cracked soybean broth-based media (media 6B and 7C for aerobic and anaerobic culture, respectively, sold by Johnston Laboratories, BB1 Microbiology Systems Division 25 of BD, Towson, MD 21204) have been found to work well.
On hyvin tunnettua, etteivät useimmat biologisesti aktiiviset lajit voi toimia voimakkaasti happamissa tai emäksisissä ympäristöissä. Samaten, jotta keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto havaitsisivat tehokkaasti mik-30 ro-organismien metabolian seurauksena syntyvän hiilidioksidin, joka ilmenee viljelysäiliön kaasutilassa vallitsevan C02-pitoisuuden nousuna, on edullista, että alusta puskuroidaan tiettyyn pH-arvoon ja seurataan sitä huolellisesti sen varmistamiseksi, että asianmukainen hiilidiok-.35 sidi-bikarbonaattitasapaino muodostuu kasvualustaan ja 27 8 3 432 säilyy siinä ennen alustan siirrostamista tutkittavilla näytteillä. Optimiarvoa suuremmat pH-arvot johtavat heikkoon C02:n vapautumiseen nestemäisestä alustasta, kun taas optimia alemmat alustan pH-arvot aiheuttavat liian suuren 5 ylätilakaasun C02-pitoisuuden, joka peittää metabolisesti tuotetun hiilidioksidin. Soveltuvia puskureita, kuten kalium- tai ammoniumfosfaatteja, natriumsitraattia tai vastaavia, voidaan käyttää pH-säätöön, kun taas erilaisia karbonaatti- ja bikarbonaattisuoloja, samoin kuin täytetyn 10 viljelypullon valmistuksen aikana kaasutilaan lisättyä kaasumaista hiilidioksidia voidaan käyttää havaitsemisen kannalta edullisimmin kemiallisen tasapainon muodostumisen aikaansaamiseksi. Koska monet bakteerilajit, etenkin anaerobeihin kuuluvat, vaativat merkittävää liuenneen hii-15 lidioksidin pitoisuutta kasvualustassa kasvaakseen optimaalisesti, edistää edellä mainittu huomion kiinnittäminen sekä pH:n säätöön että hiilidioksiditasapainon asettumiseen synergistisesti sekä kasvua että havaitsemista.It is well known that most biologically active species cannot function in strongly acidic or basic environments. Similarly, in order for the method and apparatus of the invention to effectively detect carbon dioxide resulting from the metabolism of microorganisms in the form of an increase in CO 2 in the culture vessel gas, it is preferred that the medium be buffered to a certain pH and carefully monitored to ensure proper the carbon dioxide-.35 sidi-bicarbonate equilibrium is formed in the medium and 27 8 3 432 is maintained in it before the inoculation of the medium with the test samples. Suboptimal pH values result in poor CO2 release from the liquid medium, while suboptimal substrate pH values result in too high a CO 2 concentration in the upper space gas to mask the metabolically produced carbon dioxide. Suitable buffers, such as potassium or ammonium phosphates, sodium citrate or the like, can be used to adjust the pH, while various carbonate and bicarbonate salts, as well as gaseous carbon dioxide added to the gas space during the manufacture of the filled culture flask, are most preferably used to detect chemical equilibrium. Since many bacterial species, especially those belonging to anaerobes, require significant concentrations of dissolved carbon dioxide in the medium to grow optimally, the above-mentioned attention to both pH adjustment and carbon balance synergistically promotes both growth and detection.
Tulisi ottaa huomioon, että kaikki mikro-organismit 20 eivät metaboloi kasvualustassa olevia hiilihydraatti- ja/tai aminohapposubstraatteja siten, että syntyisi riittäviä määriä hiilidioksidia havaittaviksi tällä menetelmällä. Tilanne on tällainen erityisesti tiettyjen anaerobisten mikro-organismien, etenkin Bacteroides-sukuun kuu-25 luvien, kuten B. fragilisin, ollessa kyseessä. Pääosa tällaisista mikro-organismeista tuottaa kuitenkin huomattavia määriä erilaisia haihtuvia ja haihtumattomia orgaanisia happoja alustan pilkkoutumistuotteina.It should be noted that not all microorganisms 20 metabolize carbohydrate and / or amino acid substrates in the medium to produce sufficient amounts of carbon dioxide to be detected by this method. This is particularly the case for certain anaerobic microorganisms, especially those belonging to the genus Bacteroides, such as B. fragilis. However, the majority of such microorganisms produce significant amounts of various volatile and non-volatile organic acids as substrate cleavage products.
Tällä menetelmällä saadaan aikaan näiden mikro-• 30 organismien havaitseminen detektoimalla kasvualustan pH:n aleneminen, joka tapahtuu hapon tuotannon seurauksena, mitattuna epäsuorasti säiliön kaasutilan C02-pitoisuuden kasvun avulla, joka tapahtuu hiilihappo-bikarbonaattitasa-painon muuttuessa, mikä väistämättömästi liittyy pH:n 35 muuttumiseen. Tällainen epäsuora metabolian havaitseminen 28 83432 tekee mahdolliseksi hyvin monenlaisten mikro-organismien kasvun ja metaboliamallien havaitsemisen kaasutilaan meta-bolisesti muodostuvan hiilidioksidin kautta. Alustan perusmerkitys menetelmälle ja laitteistolle on siten lähtöi-5 sin huolellisesti valitusta bikarbonaattipitoisuudesta, joka sekä edistää bikarbonaattia ravinnokseen vaativien organismien kasvua että tekee mahdolliseksi happoa tuottavien organismien, jotka tuottavat vähän tai ei ollenkaan metabolista hiilidioksidia, havaitsemisen. Yhdessä minkä 10 tahansa soveltuvan puskurisysteemin kanssa tämä lisätty bikarbonaatti kohottaa hiilidioksidipitoisuutta kaasuti-lassa ja vaatii vastaavaa viljelykaasun hiilidioksidipitoisuuden nostamista. Näiden pitoisuuksien kasvaessa meta-bolisesti tuotetun hiilidioksidin havaitsemisherkkyys ale-15 nee.This method provides the detection of these microorganisms by detecting a decrease in the pH of the medium as a result of acid production, as measured indirectly by an increase in the CO 2 concentration in the tank gas space as the carbonic acid-bicarbonate equilibrium changes, which is inevitably related to pH 35. the change. Such indirect metabolism detection 28 83432 makes it possible to detect the growth of a wide variety of microorganisms and metabolism patterns in the gas space through metabolically formed carbon dioxide. The basic importance of the medium for the method and equipment is thus based on a carefully selected bicarbonate content, which both promotes the growth of organisms that require bicarbonate for food and allows the detection of acid-producing organisms that produce little or no metabolic carbon dioxide. Together with any 10 suitable buffer systems, this added bicarbonate increases the carbon dioxide content in the gas space and requires a corresponding increase in the carbon dioxide content of the culture gas. As these concentrations increase, the detection sensitivity of metabolically produced carbon dioxide decreases.
Herkkyyden alenemiseen vaikuttaa kaksi syytä. Alustan C02/bikarbonaattipitoisuuden ollessa korkeahko on viljelykaasun hiilidioksidipitoisuuden ja kaasutilassa alussa vallitsevan hiilidioksidipitoisuuden välisellä erotuksella 20 taipumus saada korkeahko absoluuttinen arvo. Eroa viljely-kaasun ja ylätilakaasun välillä voi korkeimmillaan olla jopa 20 % hiilidioksidia. Käytettäessä hiilidioksidiana-lysaattoria näiden korkeahkojen pitoisuuksien vallitessa tulee sillä olla suurempi mittausalue ja tällöin on taipu-25 mus esiintyä virheitä hiilidioksidipitoisuuden suuremman absoluuttisen virheen takia. Halutulle organismiryhmälle on kasvualustan optimaalinen bikarbonaattipitoisuus siten pienin mahdollinen pitoisuus, joka soveltuvalla tavalla edistää organismien kasvua ja saa aikaan happoa tuottavien 30 organismien havaitsemisen. Kun nämä valinnat tehdään tämän keksinnön edullisen suoritusmuodon yhteydessä kuvatulla tavalla, voidaan kaikki veriviljelmistä tavallisesti löytyvät patogeeniset bakteerit havaita nopeasti, eikä detek-tointiin kuluva aika kasva suuresti niilläkään bakteereil-35 la, jotka voitaisiin havaita kasvualustan sisältäessä paljon vähemmän tai ei ollenkaan bikarbonaattia.There are two reasons for the decrease in sensitivity. When the CO2 / bicarbonate content of the medium is relatively high, the difference between the carbon dioxide content of the culture gas and the initial carbon dioxide content in the gas space tends to obtain a relatively high absolute value. The difference between crop gas and headspace gas can be at most 20% carbon dioxide at most. When a carbon dioxide analyzer is used at these higher concentrations, it must have a larger measuring range and there is a tendency for errors to occur due to a larger absolute error in the carbon dioxide concentration. The optimum bicarbonate content of the medium for the desired group of organisms is thus the lowest possible concentration which suitably promotes the growth of the organisms and causes the detection of acid-producing organisms. When these choices are made as described in connection with a preferred embodiment of the present invention, all pathogenic bacteria commonly found in blood cultures can be detected rapidly, and the time required for detection does not increase significantly with bacteria that could be detected with much less or no bicarbonate.
li 29 83 432li 29 83 432
Yleisesti ilmaistuna alusta, joka on soveltuva antamaan assimiloituvaa hiilidioksidia samoin kuin riittävästi hiilidioksidia happoa tuottavien organismien havaitsemiseksi, sisältää vaikuttavan määrän hiilidioksidin esi-5 astetta, josta voi muodostua hiilidioksidia materiaali-näytteessä olevan mikro-organismin metabolian seurauksena. Esiaste aktivoituu hapon muodostumisen seurauksena happoa tuottavien organismien metabolian aikana. Esiastetta on läsnä alustassa sellainen määrä, joka vastaa bikarbonaat-10 tiekvivalenttipitoisuutta noin 0,5 - 20,0 mmol/1, edul lisesti noin 1,0 - 10,0 mmol/1. Soveltuviin esiasteisiin kuuluvat natriumbikarbonaatti, liuennut hiilidioksidi, natriumkarbonaatti ja muut bikarbonaattisuolat.Generally speaking, a medium suitable for delivering assimilable carbon dioxide as well as sufficient carbon dioxide to detect acid-producing organisms contains an effective amount of carbon dioxide precursors that can form carbon dioxide as a result of the metabolism of the microorganism in the material sample. The precursor is activated as a result of acid formation during the metabolism of acid-producing organisms. The precursor is present in the medium in an amount corresponding to a bicarbonate-10 road equivalent concentration of about 0.5 to 20.0 mmol / l, preferably about 1.0 to 10.0 mmol / l. Suitable precursors include sodium bicarbonate, dissolved carbon dioxide, sodium carbonate and other bicarbonate salts.
Testausprosessin alkaessa kasvualusta siirrostetaan 15 tutkittavalla materiaalinäytteellä pitäen alustan pH sa malla arvossa noin 6,5 - 8,0, edullisesti noin 7,2 -7,5. Kaasutilassa vallitseva C02-pitoisuus on noin 2,0 - 3,0 % aerobisen alustan ollessa kyseessä ja noin 3,0 - 5,0 anaerobisen alustan ollessa kyseessä ja se on altis kemialli-: 20 sen tasapainon, tilavuuden ja lämpötilan muutoksille, ku ten edellä kuvattiin. Käytettävä näytemäärä voi vaihdella laajasti, mutta sen tulisi edullisesti olla noin 1,0 - 20,0 % kasvualustan tilavuudesta. Lyhyen viiveen jälkeen kasvualustassa mahdollisesti esiintyvät mikro-organismit 25 kasvavat ja replikoituvat, mitä seuraa lisääntymisnopeuden aleneminen. C02:n vapautumisnopeus vaihtelee lisäksi sellaisten tekijöiden kuin ravinnekoostumuksen, pH:n, lämpötilan, inokulaatin osuuden ja läsnäolevien mikro-organismien tyypin mukaan.At the beginning of the testing process, the medium is inoculated with 15 samples of material to be tested, while maintaining the pH of the medium at a value of about 6.5 to 8.0, preferably about 7.2 to 7.5. The CO 2 concentration in the gas space is about 2.0 to 3.0% in the case of an aerobic medium and about 3.0 to 5.0% in the case of an anaerobic medium and is subject to chemical changes in its equilibrium, volume and temperature, such as described above. The amount of sample used can vary widely, but should preferably be about 1.0 to 20.0% of the volume of medium. After a short delay, any microorganisms present in the medium grow and replicate, followed by a decrease in the rate of reproduction. In addition, the rate of CO2 release will vary depending on factors such as nutrient composition, pH, temperature, inoculum content, and the type of microorganisms present.
30 Bakteerien enemmistön tehokkaan metabolian kannalta tulisi näytteen sisältävän alustan lämpötila pitää noin 35 - 37 °C:na. Joillakin mikro-organismeilla optimikasvu tapahtuu lämpötilassa 20 °C tai viileämmässä, kun taas Jotkut saattavat kasvaa parhaiten 45 eC:ssa tai lämpimämmäs-35 sä. Tämän keksinnön yhteydessä voidaan käyttää mitä tahansa kuhunkin tilanteeseen parhaiten soveltuvaa lämpötilaa 3o 83432 sillä edellytyksellä, että kiinnitetään huomiota halutussa lämpötilassa pidettävien säiliöiden kaasutilassa vallitsevaan C02-pitoisuuteen ja säädetään käytettävän viljely-kaasun C02-pitoisuus niin lähelle kaasutilan C02-pitoisuut-5 ta kuin käytännössä on mahdollista. Vaikka tyydyttävä mikro-organismien kasvu on tavallisesti saavutettavissa sekoittamatta säiliöissä olevaa siirrostettua viljelmää, tehdään kasvatus edullisesti käyttämällä aktiivista ravistusta, sekoitusta tai vastaavaa, joka on kyllin tehokas 10 takaamaan C02:n asianmukaisen vapautumisen alustasta.For efficient bacterial metabolism, the temperature of the medium containing the sample should be maintained at about 35-37 ° C. For some microorganisms, optimal growth occurs at 20 ° C or cooler, while some may grow best at 45 eC or warmer. In the context of the present invention, any temperature best suited to each situation is 30 ° 83432, provided that attention is paid to the CO 2 concentration in the gas space of the tanks maintained at the desired temperature and the CO 2 content of the culture gas used is adjusted as close as possible. Although satisfactory growth of microorganisms is usually achieved without agitation of the inoculated culture in the tanks, the culture is preferably performed using active shaking, agitation, or the like, which is effective enough to ensure proper release of CO 2 from the medium.
Eräässä edullisessa suoritusmuodossa ulkopuolinen sekoitus saadaan aikaan pyöröravistimella, joka muodostaa vorteksin nestemäiseen alustaan.In a preferred embodiment, external mixing is provided by a rotary shaker which forms a vortex on the liquid medium.
Käsitelläksemme nyt tarkemmin kuviossa 1 esitetyn 15 laitteiston avulla toteutetun menetelmän käytännön puolta on viljelysäiliöiden 1 kokonaistilavuus edullisesti 30 -150 ml, josta kasvualustan ja tutkittavan näytteen osuus on 2 - 100 ml. Veren, virtsan tai muun näytteen tilavuus voi olla esimerkiksi 0,1 - 10,0 ml. Eräässä edullisessa 20 suoritusmuodossa viljelysäiliöiden ylivuototilavuus on noin 60 ml, ja niihin laitetaan 30 ml kasvualustaa ja mahdollisesti 3-5 ml näytettä. Kaasutilan osuus on siten noin 50 % säiliön kokonaistilavuudesta. On edullista, että säiliön kaasutilan osuus on noin 30 - 60 % säiliön koko-25 naistilavuudesta. On jossain määrin tärkeämpää, että säi liön kaasutilavuuden ja mittausjärjestelmän tilavuuden suhde pidetään mahdollisimman suurena edellä esitettyjen näkökohtien valossa järjestelmän havaitsemisherkkyyden säilyttämiseksi.To now discuss in more detail the practical aspect of the method carried out by means of the apparatus 15 shown in Fig. 1, the total volume of the culture tanks 1 is preferably 30 to 150 ml, of which the proportion of medium and test sample is 2 to 100 ml. The volume of blood, urine or other sample may be, for example, 0.1 to 10.0 ml. In a preferred embodiment, the culture vessels have an overflow volume of about 60 ml and are loaded with 30 ml of medium and optionally 3-5 ml of sample. The gas space thus accounts for about 50% of the total volume of the tank. It is preferred that the gas space in the tank be about 30-60% of the total female volume of the tank. It is somewhat more important that the ratio between the gas volume of the tank and the volume of the measuring system is kept as high as possible in the light of the above considerations in order to maintain the detection sensitivity of the system.
30 Jotta saataisiin määritetyksi tässä esitetyn lait teiston ja menetelmän käyttökelpoisuus biologisen aktiivisuuden esiintymisen havaitsemiseksi simuloiduissa verivil-jelmissä analysoimalla viljelysäiliön ylätilakaasu, valmistettiin tutkimustarkoituksiin prototyyppilaite, jolla 35 on kuviossa 1 esitetyn laitteiston oleelliset piirteet. Käytetty pneumaattinen järjestelmä oli suurin piirtein li 3i 83432 kuviossa 12 esitetyn kaltainen. C02:n havaitsemiseen käytettiin kaupallista IR-analysaattoria (Model AR500R Infrared Gas Analyzer, Anarad, Inc., Santa Barbara, CA 93105), kun taas säiliöiden testaus tehtiin muunnetulla kaupal-5 lisesti saatavissa olevalla laitteella BACTEC Model 225 (Johnston Laboratories). Järjestelmää ohjattiin mikrotietokoneella Cromeco System Three (Cromeco, Inc., Mountain View, CA 94040). Laitteiden toiminta ja testausjärjestys olivat suurin piirtein edellä esitettyjen kaltaiset.In order to determine the applicability of the apparatus and method disclosed herein for detecting the presence of biological activity in simulated blood cultures by analyzing the culture vessel headspace gas, a prototype apparatus having the essential features of the apparatus shown in Figure 1 was fabricated for research purposes. The pneumatic system used was approximately as shown in Fig. 12. A commercial IR analyzer (Model AR500R Infrared Gas Analyzer, Anarad, Inc., Santa Barbara, CA 93105) was used to detect CO 2, while the tanks were tested on a modified commercially available BACTEC Model 225 (Johnston Laboratories). The system was controlled by a microcomputer Cromeco System Three (Cromeco, Inc., Mountain View, CA 94040). The operation of the equipment and the test sequence were approximately as described above.
10 Kliinisissä veriviljelmissä havaittavien pienten siirrospitoisuuksien simuloimiseksi ja tilastollisesti merkittävien tulosten saavuttamiseksi siitä huolimatta, preparoitiin simuloitu veriviljelmä -kokeissa käytetyt siirrokset siten, että säiliöön tuli noin 100 pesäkkeitä 15 muodostavaa yksikköä (CFU). Kokeisiin käytetyt organismit otettiin yön yli inkuboiduista agar- tai liemiviljelmistä. Standardointia varten suspentoitiin useita agarmalJalta otettuja pesäkkeitä 5,0 ml:aan tioglykolaattilientä (anae-robit) tai trypsiinipilkottua soijalientä (aerobit) (mo-20 lemmat toimitti BBL Microbiology Systems, Cockeysville, MD 21030) 16 x 125 mm:n kierrekorkkiputkessa ja sameus säädettiin vastaamaan transmittanssia 57 - 63 % Spectro-nic 88-spektrofotometrissä (Bausch and Lomb, Rochester, NY 14625) aallonpituudella 600 nm. Vaihtoehtoisesti sekoi-25 tettiin 0,7 ml sameaa lientä BACTEC-pullosta (Johnston Laboratories) 5,0 ml:aan lientä ja säädettiin sameus kuten edellä. Standardoitu liemi laimennettiin kolmesti suhteessa 1:100 samanlaisella liemellä ja 0,5 ml lopullista laimennosta (noin 100 CFU) lisättiin kuhunkin laitteessa tut-30 kittavaan pulloon. Siirrostasot tarkistettiin laskennalla maljalta.10 In order to simulate the low inoculum concentrations observed in clinical blood cultures and to achieve statistically significant results, however, the inoculations used in the simulated blood culture experiments were prepared so that about 100 colony forming units (CFU) entered the reservoir. The organisms used for the experiments were taken from agar or broth cultures incubated overnight. For standardization, several colonies from agar were suspended in 5.0 ml of thioglycollate broth (anaebrobit) or trypsin-digested soy broth (aerobes) (both supplied by BBL Microbiology Systems, Cockeysville, MD 21030) in a 16 x 125 mm screw cap tube and turbid. to correspond to a transmittance of 57-63% on a Spectronic 88 spectrophotometer (Bausch and Lomb, Rochester, NY 14625) at 600 nm. Alternatively, 0.7 ml of cloudy broth from a BACTEC flask (Johnston Laboratories) was mixed with 5.0 ml of broth and the turbidity was adjusted as above. The standard broth was diluted 1: 100 three times with a similar broth and 0.5 ml of the final dilution (approximately 100 CFU) was added to each flask to be examined in the apparatus. Transfer levels were checked by counting from the dish.
Kineettisissä kasvukokeissa käytetyn veren toimitti Community Blood and Plasma Service (Baltimore, MD 21231). Tämä veri, josta joskus tässä yhteydessä käytetään nimi-35 tystä "varastoveri", otettiin tilauksesta erityisesti preparoituihin pusseihin, jotka sisälsivät antikoagulanttina 32 8 3 432 natriumpolyanetolisulfonaattia (SPS) loppupitoisuutena 0,05 %. Kineettiset kokeet, joissa käytettiin Neisseria meningitidisiä, tehtiin tuoreella verellä, koska SPS mahdollisesti estää N. meningitidisin kasvua. Kasvututkimuk-5 set, joissa käytettiin muita vaativia mikro-organismeja, tehtiin samoin käyttäen tuoretta kokoverta.Blood used in kinetic growth experiments was provided by the Community Blood and Plasma Service (Baltimore, MD 21231). This blood, sometimes referred to herein as "storage blood," was taken to order in specially prepared sachets containing 32 8 3 432 sodium polyanethole sulfonate (SPS) as anticoagulant at a final concentration of 0.05%. Kinetic experiments using Neisseria meningitidis were performed with fresh blood because SPS potentially inhibits the growth of N. meningitidis. Growth studies using other demanding microorganisms were similarly performed using fresh whole blood.
Kaikki seuraavissa esimerkeissä käytetyt kasvualustat toimitti Johnston Laboratories. Kaikki anaerobiset mikro-organismit viljeltiin anaerobisessa alustassa 7C 10 BACTEC, jota huuhdottiin anaerobisella viljelykaasulla kokeen aikana, mutta ei ravisteltu. Tämä kaasu sisälsi 2 % hiilidioksidia ja 5 % vetyä loppuosan ollessa typpeä. Aerobiset mikro-organismit kasvatettiin alustassa 6BM (alusta 6B, johon on lisätty sekoitusmagneetit), jota sekoitet-15 tiin magneettisekoittimellä prototyyppilaitteessa. Aerobi nen viljelykaasu sisälsi 2,5 % hiilidioksidia loppuosan ollessa ilmaa. Inkubointilämpötila säädettiin kaikissa kokeissa 35 - 37 eC:ksi.All media used in the following examples were provided by Johnston Laboratories. All anaerobic microorganisms were cultured in anaerobic medium 7C 10 BACTEC, which was purged with anaerobic culture gas during the experiment, but was not shaken. This gas contained 2% carbon dioxide and 5% hydrogen with the remainder being nitrogen. Aerobic microorganisms were grown in medium 6BM (medium 6B supplemented with stirring magnets) which was stirred with a magnetic stirrer in a prototype device. The aerobic culture gas contained 2.5% carbon dioxide with the remainder being air. The incubation temperature was adjusted to 35-37 eC in all experiments.
Esimerkki 1 20 Viittä hitaasti kasvavaa, vaativaa mikro-organismia tutkittiin verellä täydennetyssä alustassa. Siirrostus tehtiin kullekin mikro-organismi/liemi-yhdistelmälle kunkin pullon sisältäessä tuoretta, eri henkilöstä otettua kokoverta. Siirroksen määrä oli 8 - 150 CFU/pullo. Ver-25 tailusäiliöt preparoitiin käyttäen tuoretta kokoverta, mutta ei mikro-organismi-siirrosta. Vertailusäiliötulokset laskettiin yhteen keskiarvojen ja standardipoikkeamien laskemiseksi. Säiliöt tutkittiin siirrostuksen jälkeen ja kerran vuorokaudessa jatkossa. Havaittavuusrajoiksi valit-30 tiin 19 GV aerobisille viljelmille ja 34 GV anaerobisille viljelmille pahimpien mahdollisten veren metabolian aiheuttamien tausta-arvojen määrittämiseksi tehtyjen kokeiden perusteella. Seuraavissa kuvissa olevat virhepylväät vastaavat keskiarvoa, josta on vähennetty ja johon on li-35 sätty kaksi kertaa standardipoikkeama (SD), sekä testi-että vertailutulosten ollessa kyseessä.Example 1 Five slow-growing, demanding microorganisms were tested in blood-supplemented medium. Inoculation was performed for each microorganism / broth combination with each vial containing fresh whole blood from a different person. The amount of transfer was 8 to 150 CFU / bottle. Ver-25 storage containers were prepared using fresh whole blood but no microorganism inoculum. The reference tank results were summed to calculate means and standard deviations. The containers were inspected after inoculation and once daily thereafter. The limits of detection were chosen to be 19 GV for aerobic cultures and 34 GV for anaerobic cultures based on experiments to determine the worst possible background values for blood metabolism. The error bars in the following figures correspond to the mean, minus 35 times the standard deviation (SD), for both test and comparison results.
Il 33 83 4 32Il 33 83 4 32
Kuvio 7 esittää kasvuarvoja määritettynä kokeeseen kuluneen ajan funktiona mikro-organismille Neisseria meningitidis. C02:n vapautumisen seurauksena tapahtuvan de-tektion havaitaan ilmenevän kokeen päivänä 2. Testi- ja 5 vertailutulokset erottuvat toisistaan käytettäessä kokeen loppuajan +/-2SD:tä arvosteluperusteena. Kuviossa 8 esitetään samanlaiset Streptococcus pneumoniaella saadut tulokset. Kohtalainen detektio saavutetaan 24 tuntia kestäneen inkuboinnin jälkeen. Haemophilus influenzaella saadut tu-10 lokset ovat kuviossa 9. Vaikka tämä mikroorganismi on heikko hiilidioksidin tuottaja, detektio tapahtuu toisena koepäivänä. Streptococcus pneumoniaella saadut viljelytu-lokset esitetään kuviossa 10. Havaitaan suhteellisen heikko, lyhytaikainen vaste, mutta mikroorganismi on selvästi 15 havaittavissa kokeen toisena päivänä.Figure 7 shows the growth values as a function of the time taken for the experiment for the microorganism Neisseria meningitidis. Detection as a result of CO2 release is observed to occur on day 2 of the experiment. Test and 5 comparison results differ when using +/- 2SD at the end of the experiment as a criterion. Figure 8 shows similar results obtained with Streptococcus pneumoniae. Moderate detection is achieved after 24 hours of incubation. The results obtained with Haemophilus influenzae are shown in Figure 9. Although this microorganism is a weak carbon dioxide producer, detection occurs on the second day of the experiment. The culture results obtained with Streptococcus pneumoniae are shown in Figure 10. A relatively weak, short-term response is observed, but the microorganism is clearly detectable on the second day of the experiment.
Vaativia anaerobisia mikro-organismeja tutkittiin samalla tavalla. Bacteroides fragilisilla saadut tulokset ovat kuviossa 11. Havaitseminen tapahtuu toisena koepäivänä. Bacteroides vulgatusin detektointitulokset osoittavat 20 huomattavaa hajontaa, mutta organismi on havaittavissa päivään 5 mennessä kaikissa tutkituissa näytteissä, kuten kuviosta 12 ilmenee.Demanding anaerobic microorganisms were studied in the same manner. The results obtained with Bacteroides fragilis are shown in Figure 11. Detection occurs on the second day of the experiment. Detection results for Bacteroides vulgatus show significant dispersal, but the organism is detectable by day 5 in all samples examined, as shown in Figure 12.
Esimerkki 2Example 2
Kineettisiä kasvututkimuksia tehtiin joukolle klii-25 nisesti merkittäviä mikro-organismeja mittaamalla keskenään samanlaiset säiliöryhmät prototyyppi-IR-laitteistolla ja muuntamattomalla radiometrisellä laitteella BACTEC Model 225. Kineettisten kokeiden koeparametrit annetaan taulukossa 1. Varastoverta, joka sisälsi 0,05 % SPS, käytet-30 tiin kaikille muille mikro-organismeille paitsi Neisseria meningitidisille, jolle käytettiin juuri otettua verta. Seuraavissa kuvioissa esiintyvät pisteet ovat useista koemittauksista saatuja keskiarvoja piirrettyinä inkubointi-ajan funktiona 37 °C:ssa. Nuolet osoittavat havaittavuus-35 rajoja eri kokeissa. Siirrostamattomalla, verellä täydennetyllä liemellä saadut tulokset esitetään myös useiden 34 83432 mittausten keskiarvoina, mittaukset tehtiin samoin aikavälein kuin mikro-organismeilla siirrostetuille, verellä täydennetyille alustoille. Säiliöille tehtiin mittaus kahden tunnin välein nopeasti kasvavien mikro-organismien 5 ollessa kyseessä ja viiden tunnin välein hitaasti kasvavia mikro-organismeja tutkittaessa.Kinetic growth studies were performed on a number of clinically significant microorganisms by measuring similar reservoir groups with a prototype IR instrument and an unmodified radiometric instrument BACTEC Model 225. Experimental parameters for kinetic experiments are given in Table 1. Stock blood containing 0.05% SPS was used. for all other microorganisms except Neisseria meningitidis for which freshly drawn blood was used. The points in the following figures are the averages obtained from several experimental measurements as a function of incubation time at 37 ° C. Arrows indicate the limit of detectability-35 in different experiments. The results obtained with uninoculated, blood-supplemented broth are also presented as the averages of several 34,83432 measurements, the measurements were performed at the same time intervals as for micro-organism-inoculated, blood-supplemented media. The containers were measured every two hours for fast-growing microorganisms and every five hours for slow-growing microorganisms.
Taulukko ITable I
IR-detektion käyttökelpoisuustutkimus 10 Kineettisten kasvukokeiden koeparametritFeasibility study of IR detection 10 Experimental parameters of kinetic growth experiments
Parametri Aerobiset_Anaerobiset_Parameter Aerobic_Anaerobic_
Kasvualusta 6BMCulture medium 6BM
(magneetti-(magnetic-
sekoitus ) 7Cmixture) 7C
15 Viljelykaasu 2,5 % (X^, loppu- 2 % CX^, 5 % HCulture gas 2.5% (X 2, final 2% CH 2, 5% H
osa ilmaa loppuosa Npart air rest N
Testausväli nopeasti nopeastiTest interval fast fast
kasvavat : 2 h kasvavat: 2 Hgrowing: 2 h growing: 2 H
vaativat : 3 H hitaasti 20 kasvavat: 5 hrequire: 3 H slow 20 growing: 5 h
Kokeen kesto: nopeasti nopeasti kasvavat: 18-24 h kasvavat: 18 h vaativat: 36-45 h hitaasti kasvavat: 70 h 25 Havaittavuus- raja, IR 19 34Duration of the experiment: fast growing fast: 18-24 h growing: 18 h demanding: 36-45 h slow growing: 70 h 25 Limit of detection, IR 19 34
Havaittavuus- raja, BACTEC 20Limit of detection, BACTEC 20
Kaikki kokeet:All exams:
30 Veri: 5,0 ml varastoverta, 0,05 % SPSBlood: 5.0 ml stock blood, 0.05% SPS
Inkubointi-incubation
lämpötila: 35 - 37 eCtemperature: 35 to 37 eC
Siirrosta 50-100 CFU/pullo, standardoitu spektrofoto- noin: metrissä; todelliset lukumäärät määritetty 35 laskemalla maljaltaTransfer 50-100 CFU / flask, standardized spectrophoton: meter; actual numbers determined by 35 counting from the dish
IIII
35 8343235 83432
Rekisteröidyt kineettiset tulokset, joilla verrataan keskenään mikro-organismin Escherichia coli havaitsemista IR-detektiolla ja radiometrisellä detektiolla, esitetään graafisesti kuviossa 13. Detektioon kuluva aika 5 on suurin piirtein sama kummallakin menetelmällä. Kuviossa 14 esitetään samanlaiset tulokset Klebsiella pneu-moniaelle. Myös tässä tapauksessa IR-menetelmän ja tavanomaisen radiometrisen menetelmän detektioajat osoittautuvat suurin piirtein samanlaisiksi. Radiometrisille 10 BACTEC-tuloksille saatu yläosastaan tasainen käyrä edustaa laitteen koko mitta-asteikon täyttävää lukemaa. Pseudomonas aeruginosa havaitaan jonkin verran hitaammin keksinnön mukaisella menetelmällä, ja se antaa sekä voimakkaamman että nopeamman vasteen radiometristä menetelmää 15 käytettäessä, kuten kuviosta 15 ilmenee. Radiometristen tulosten yhteydessä havaittava yläosastaan tasainen käyrä heijastaa laitteen koko mitta-asteikon täyttävää tulosta. Staphylococcus aureusilla saadut vasteet ovat kuviossa 16. Detektio on suurin piirtein samanaikainen kummallakin jär-20 jestelmällä, mutta IR-detektiolla havaitaan voimakkaampi vaste. Samanlainen käyttäytyminen havaitaan Staphylococcus epidermisin ollessa kyseessä, kuten kuviosta 17 ilmenee. Tässä tapauksessa IR-detektio antaa varhaisemman havaitsemisen ja positiivisemman vasteen kuin radiometrinen jär-25 jestelmä. Mikro-organismi Streptococcus faecalista tutkittiin samalla tavalla, ja sille saatiin kuviossa 18 esitetyt tulokset. IR-detektio on nopeampi ja voimakkaampi kuin radiometrinen detektio tämän mikro-organismin ollessa kyseessä. Streptococcus pneumonieaella saatuja tuloksia ver-30 rataan kuviossa 19. Keksinnön mukaisen IR-menetelmän tarjoama etu detektiossa on selvästi ilmenevä. Haemophilus influenzae antoi tutkittaessa kuviossa 20 esitetyt vasteet. Mikro-organismin havaittavuusraja ylitettiin radio-metrisellä menetelmällä hieman voimakkaammin ja nopeammin 35 kuin IR-järjestelmällä. Hiivan Candida albicans detektoin-ti tapahtui hieman nopeammin radiometrisesti tutkittaessa 36 83432 ja saavutettu lukema täytti koko mitta-asteikon. Kumpikin järjestelmä havaitsi tämän mikro-organismin suurin piirtein samalla tavalla, kuten kuviosta 21 ilmenee. Neisseria meningitidis antoi kuviossa 22 esitetyt vasteet vertailu-5 tutkimuksessa. Vaikka kumpikin järjestelmä havaitsi mikro-organismin riittävän hyvin, saatiin BACTEC-menetelmällä aikaan jonkin verran varhaisempi ja positiivisempi detek-tio.The kinetic results recorded, which compare the detection of the microorganism Escherichia coli by IR detection and radiometric detection, are shown graphically in Figure 13. The detection time 5 is approximately the same for both methods. Figure 14 shows similar results for Klebsiella pneumoniae. Also in this case, the detection times of the IR method and the conventional radiometric method turn out to be approximately the same. For the radiometric 10 BACTEC results, the flat curve at the top represents a reading that meets the full scale of the instrument. Pseudomonas aeruginosa is detected somewhat more slowly by the method of the invention and gives both a stronger and faster response when using the radiometric method 15, as shown in Figure 15. In the case of radiometric results, a flat curve at the top reflects a result that meets the full scale of the device. The responses obtained with Staphylococcus aureus are shown in Figure 16. Detection is approximately simultaneous with both systems, but a stronger response is observed with IR detection. Similar behavior is observed for Staphylococcus epidermis, as shown in Figure 17. In this case, IR detection gives an earlier detection and a more positive response than a radiometric system. The microorganism Streptococcus faecalis was examined in the same manner, and the results shown in Fig. 18 were obtained. IR detection is faster and more potent than radiometric detection for this microorganism. The results obtained with Streptococcus pneumoniea are compared in Figure 19. The advantage of the IR method according to the invention in detection is clearly apparent. Haemophilus influenzae gave the responses shown in Figure 20 when examined. The limit of detection of the microorganism was exceeded by the radiometric method slightly more strongly and faster 35 than by the IR system. Detection of the yeast Candida albicans occurred slightly faster on radiometric examination of 36,83432 and the achieved reading filled the entire scale. Both systems detected this microorganism in approximately the same manner, as shown in Figure 21. Neisseria meningitidis gave the responses shown in Figure 22 in the comparative-5 study. Although both systems detected the microorganism well enough, the BACTEC method provided somewhat earlier and more positive detection.
Myös anaerobisesti kasvatettuja organismeja tutkit-10 tiin detektiokinetiikan suhteen. Kumpikin järjestelmä havaitsi mikro-organismin Clostridium novyii yhtä hyvin, kuten kuviosta 23 ilmenee. Samanlaiset tulokset saatiin Clostridium perfringensille, kuten kuviosta 24 käy ilmi. Detektioon kuluva aika on hieman lyhyempi IR-detektoinnis-15 sa. Bacteroides fragilis sai aikaan kuviossa 25 esitetyn vasteen. BACTEC-detektoinnilla saadaan aikaan nopeampi havaitseminen ja voimakkaampi vaste. Tilanne on sama myös Bacteroides vulgatusin ollessa kyseessä, kuten kuviosta 26 käy ilmi.Anaerobically grown organisms were also studied for detection kinetics. Both systems detected the microorganism Clostridium novyii equally well, as shown in Figure 23. Similar results were obtained for Clostridium perfringens, as shown in Figure 24. The time required for detection is slightly shorter for IR detection. Bacteroides fragilis elicited the response shown in Figure 25. BACTEC detection provides faster detection and a stronger response. The situation is the same for Bacteroides vulgatus, as shown in Figure 26.
20 Kineettisten kokeiden tulokset esitetään taulukossa 2. Keskenään samanlaisille maljoille tehtyjen kineettisten kokeiden perusteella IR-detektoinnilla saadaan aikaan suurin piirtein vastaava tutkittavaksi valittujen mahdollisesti patogeenisten mikro-organismien havaitseminen. 25 Kineettisten tulosten analysointi edelleen kullekin mikro-organismille saatujen yksittäisten pullojen tulosten, eikä keskiarvotuloksen, perusteella osoitti, että keksinnön mukaisella IR-menetelmällä saavutetut detektioon kuluneet ajat olivat yhtä hyvät tai paremmat kuin tavanomaisella 30 radiometrisellä BACTEC-menetelmällä saavutetut 72 %:ssa kokeista. Noin 93 %:ssa kokeista detektio tapahtui yhtä testiväliä myöhemmin kuin BACTEC:illa tai tätä nopeammin. Testivälit vaihtelivat mittausten välillä kuluneista kahdesta tunnista (nopeasti kasvavat organismit) viiteen tun-. '.‘35 tiin (hitaasti kasvavat). Kineettiset tulokset ilmoitetaan detektioon kuluneiden testivälien lukumäärän avulla kuviossa 27.The results of the kinetic experiments are shown in Table 2. Based on the kinetic experiments performed on similar plates, IR detection provides a roughly equivalent detection of potentially pathogenic microorganisms selected for study. Further analysis of the kinetic results based on the results of the individual flasks obtained for each microorganism, rather than the average result, showed that the detection times obtained with the IR method of the invention were as good or better than those obtained with the conventional BACTEC radiometric method in 72% of experiments. In approximately 93% of the experiments, detection occurred one test interval later or faster than BACTEC. Test intervals ranged from two hours (fast-growing organisms) to five hours between measurements. '. ’35 tini (slow growing). The kinetic results are reported by the number of test intervals elapsed for detection in Figure 27.
li 37 83432li 37 83432
Taulukko 2 IR- ja BACTEC-detektolnnln vertaaminen erilaisille organismeille - samanlaisiksi tehdyt pulloparit 5 5,0 ml varastoverta - 0,5 % SPS Aerobiset organismit -Table 2 Comparison of IR and BACTEC detectors for different organisms - pairs of bottles made similar 5 5.0 ml stock blood - 0.5% SPS Aerobic organisms -
alusta 6BMstart with 6BM
Detektioon kulunut aika keskimäärin (h)_Average time to detection (h) _
Organismi Kokeiden Siirrosta IR Bactec Erotus 10 _lkm_(CFU/pullo)_ E.coli 8 (2 h) 62-71 10 10 0 K.pneumoniae 8 62-74 10 10 0 P.aeruginosa 14 53-67 15 14 -1 S.aureus 15 4-169 12 13 +1 15 S.epidermidis 4 1-57 16 18 +2 S.faecalis 8 75-87 12 12 +1 S.pneumoniae 10 (2 h) 18-58 18 20 +2 H.influenzae 10 -250 20 17 -3 C.albicans 11 4-19 31 33 +2 . . 20 N.meningitidis 8 82 19 19 0Organ Experiment Transfer IR Bactec Difference 10 _lkm_ (CFU / flask) _ E.coli 8 (2 h) 62-71 10 10 0 K.pneumoniae 8 62-74 10 10 0 P.aeruginosa 14 53-67 15 14 -1 S .aureus 15 4-169 12 13 +1 15 S.epidermidis 4 1-57 16 18 +2 S.faecalis 8 75-87 12 12 +1 S.pneumoniae 10 (2 h) 18-58 18 20 +2 H. influenzae 10 -250 20 17 -3 C.albicans 11 4-19 31 33 +2. . 20 N. meningitidis 8 82 19 19 0
Aerobiset organismit - alusta 7CAerobic organisms - platform 7C
C.perfringens 9 (2 h) 25 10 12 +2 C.novyii 8 21 10 10 0 25 B.fragilis 9 (5 h) 90 29 25 -4 B.vulgatus 15 (3 h) 100 33 28 -5C.perfringens 9 (2 h) 25 10 12 +2 C.novyii 8 21 10 10 0 25 B.fragilis 9 (5 h) 90 29 25 -4 B.vulgatus 15 (3 h) 100 33 28 -5
Positiivinen arvo * IR parempi Negatiivinen arvo = BACTEC parempi 30 2Havaittavuusrajat: IR, aerobiset - 19 IR, anaerobiset * 34 BACTEC = 20 (molemmat) 35 38 83432Positive value * IR better Negative value = BACTEC better 30 2Determination limits: IR, aerobic - 19 IR, anaerobic * 34 BACTEC = 20 (both) 35 38 83432
Esimerkki 3Example 3
Jotta osoitettaisiin se etu havaitsemisherkkyydes-sä, joka saavutetaan säätämällä laitteiston viljelykaasun hiilidioksidipitoisuus yhtä suureksi kuin steriilien, si-5 irrostamattornien, halutussa inkubointilämpötilassa pidettyjen säiliöiden kaasutilassa vallitseva C02-pitoisuus, tehtiin joukko kokeita mikro-organismilla Bacteroides fra-gilis alustassa 7C (Johnston Laboratories). Preparoitiin vertailu- ja testisäiliöt, jotka sisälsivät 5,0 ml varas-10 toverta. Testisäiliöihin lisättiin myös noin 100 CFU tutkittavaa mikro-organismia, joka oli preparoitu, laimennettu ja standardoitu laskennan avulla aiemmissa esimerkeissä kuvatulla tavalla. Käytettiin viljelykaasuja, jotka sisälsivät 0, 2, 5 ja 10 % hiilidioksidia, 5 % vetyä ja lop- 15 puosan typpeä. Kuusi pulloparia, joissa kussakin oli näyte- ja vertailunäytepullo, tutkittiin anaerobisesti IR-prototyyppilaitteessa inkuboiden 35 °C:ssa 48 h kussakin tutkittavalle viljelykaasuseokselle tehdyssä kokeessa.In order to demonstrate the advantage in detection sensitivity obtained by adjusting the carbon dioxide content of the culture medium of the apparatus to equal to the CO . Control and test tanks containing 5.0 ml of thief-10 companions were prepared. Approximately 100 CFU of test microorganism, prepared, diluted, and standardized by calculation as described in the previous examples, was also added to the test vessels. Culture gases containing 0, 2, 5 and 10% carbon dioxide, 5% hydrogen and the remainder nitrogen were used. Six pairs of flasks, each with a sample and control flask, were tested anaerobically in an IR prototype incubator at 35 ° C for 48 h in each experiment on the culture gas mixture to be tested.
Tulokset, jotka saatiin hiilidioksidia sisältämät-20 tömälle viljelykaasulle, esitetään kuviossa 28. Koska lukemat rekisteröidään säiliön ylätilakaasun C02-pitoisuu-den ja viljelykaasun vastaavan pitoisuuden erotuksena, havaitaan kaikkien lukemien kohdalla positiivinen siirtymä, joka väistämättä tulee lisätyksi havaittavuusrajaan ja 25 alentaa testiherkkyyttä. Kun viljelykaasun C02-pitoisuus säädetään yhtä suureksi kuin kaasutilassa vallitseva pitoisuus, eivät pohja-arvot ole enää koholla ja saavutetaan paras mahdollinen detektio, kuten kuviossa 29 esitetään. Tulokset, jotka saatiin 5 % C02 sisältävällä seoksella, 30 annetaan kuviossa 30. Alussa esiintyvä suuri negatiivinen siirtymä saattaisi estää nopeasti kasvavien mikro-organismien detektoinnin. Lisäksi vaaditaan noin 15 h:n inkuboin-tia ja siihen liittyvää toistuvaa testausta, jotta kaasu-tilan C02-pitoisuus saavuttaa tasapainon viljelykaasun C02-35 pitoisuuden kanssa. Näyte- ja vertailusäiliöiden kasvu- 39 83 432 arvojen välisen eron pieneneminen on selvästi havaittavissa. Kuviossa 31 esitetään tulokset, jotka saadaan vil-jelykaasun sisältäessä 10 % hiilidioksidia. Alun negatiivinen siirtymä on nyt paljon suurempi ja havaitsemisherk-5 kyys hyvin heikko. Lisäksi vaaditaan noin 36 tunnin inku-bointi ja useita toistuvia mittauksia, jotta ylätilakaa-sun C02-pitoisuus saavuttaisi tasapainon viljelykaasun kanssa.The results obtained for the carbon dioxide-free culture gas are shown in Figure 28. Since the readings are recorded as the difference between the CO2 concentration in the tank headspace gas and the corresponding culture gas concentration, a positive shift is observed for all readings, which inevitably increases the detection limit. When the CO2 concentration of the culture gas is adjusted to equal to the prevailing concentration in the gas space, the bottom values are no longer elevated and the best possible detection is achieved, as shown in Fig. 29. The results obtained with the 5% CO 2 mixture are given in Figure 30. The large negative shift at the beginning could prevent the detection of rapidly growing microorganisms. In addition, incubation for about 15 h and associated repeated testing are required to bring the CO 2 concentration in the gas space into equilibrium with the CO 2-35 concentration in the culture gas. The decrease in the difference between the growth values of the sample and control tanks is clearly noticeable. Figure 31 shows the results obtained with 10% carbon dioxide in the culture gas. The initial negative shift is now much larger and the detection sensitivity is very weak. In addition, incubation for about 36 hours and several repeated measurements are required to bring the CO2 concentration of the headspace gas into equilibrium with the culture gas.
Tässä esitetyn menetelmän asianmukaisen toiminnan 10 kannalta on edullista, että laitteistossa käytettävän viljelykaasun hiilidioksidipitoisuus säädetään mahdollisimman lähelle steriilien, siirrostamattomien, laitteiston yhteydessä käytettävien säiliöiden kaasutilassa vallitsevaa C02-pitoisuutta. Tässä optimitilanteessa saadaan aikaan paras 15 mahdollinen detektio, ja aika, joka kuluu viljelysäiliön ylätilakaasun asettumiseen tasapainoon laitteiston viljelykaasun kanssa, tulee mahdollisimman lyhyeksi. Pohjalukemat pysyvät stabiileina koko inkubointijakson ajan, mikä tekee mahdolliseksi valita havaittavuusraja, joka on ajas-20 ta riippumaton.For proper operation of the method disclosed herein, it is preferred that the carbon dioxide content of the culture gas used in the apparatus be adjusted as close as possible to the CO 2 concentration in the gas space of the sterile, non-inoculated containers used in connection with the apparatus. In this optimal situation, the best possible detection is obtained, and the time taken for the upper space gas of the culture tank to equilibrate with the culture gas of the equipment becomes as short as possible. Bottom readings remain stable throughout the incubation period, making it possible to select a limit of detection that is independent of time.
Esimerkki 4Example 4
On hyvin tunnettua, että jotkut kliinisesti merkittävät mikro-organismit, etenkin anaerobeihin kuuluvat, tuottavat vain vähän hiilidioksidia metabolian seurauk-25 sena. Pääosa näistä mikro-organismeista tuottaa kuitenkin merkittäviä määriä haihtuvia ja haihtumattomia orgaanisia happoja, jotka erittyvät alustaan pyrkien alentamaan sen pH-arvoa. Siksi tehtiin kokeita sen määrittämiseksi, voitaisiinko käyttää hiilidioksidin ja bikarbonaatin välistä 30 kemiallista tasapainoa hyväksi näiden mikro-organismien havaitsemisessa mittaamalla kasvualustasta alustan pH: n alentumisen aiheuttaman kemiallisen tasapainon muuttumisen seurauksena vapautuva hiilidioksidi. Epäsuoraa C02:n vapautumista tutkittiin ensin alustassa 7C, johon oli lisätty 35 16,6 mmol/1 natriumbikarbonaattia. Testipulloihin, jotka «O 83432 sisälsivät alustaa ja bikarbonaattia, ja vertailupulloi-hin, jotka sisälsivät pelkkää alustaa, lisättiin 0,1 ml:n annoksissa 0,5 M HCl:ää. Yhteen pullopariin lisättiin 0,1 ml happoa, seuraavaan 0,2 ml, jne. Samanlaiset pullo-5 parit preparoitiin pH-mittausta varten. Pullopareille tehtiin C02-mittaus laitteistolla, ja vapautunut C02 esitettiin graafisesti happolisäyksen funktiona kuviossa 32. Kemiallisesti vapautuneen hiilidioksidin havaitseminen on selvästi osoitettavissa vertaamalla testi- ja vertailupul-10 lojen kasvuarvolukemia. pH: n alentuessa ilmenevä vaste kompensoi hyvin C02:n alkupitoisuuden nousun kaasutilassa.It is well known that some clinically significant microorganisms, especially those belonging to anaerobes, produce little carbon dioxide as a result of metabolism. However, the majority of these microorganisms produce significant amounts of volatile and non-volatile organic acids, which are secreted into the medium in an effort to lower its pH. Therefore, experiments were performed to determine whether the chemical balance between carbon dioxide and bicarbonate could be used to detect these microorganisms by measuring the carbon dioxide released from the medium as a result of the change in chemical balance caused by the lower pH of the medium. Indirect CO2 release was first examined in medium 7C supplemented with 16.6 mmol / l sodium bicarbonate. To 0.1 ml HCl containing medium and bicarbonate and to control flasks containing medium alone were added 0.5 M HCl in 0.1 mL portions. 0.1 ml of acid was added to one pair of flasks, 0.2 ml to the next, etc. Similar flask-5 pairs were prepared for pH measurement. CO 2 measurements were performed on the pairs of flasks with equipment, and the released CO 2 was plotted as a function of acid addition in Figure 32. The detection of chemically released carbon dioxide can be clearly demonstrated by comparing the growth value readings of the test and control flasks. The response to a decrease in pH compensates well for the increase in the initial concentration of CO2 in the gas space.
Epäsuora detektointijärjestelmä testattiin sitten sellaisella Bacteroides fragilis-kannalla, josta tiedetään, ettei se tuota merkittäviä hiilidioksidimääriä meta-15 bolian seurauksena. Alustaan 7C (Johnston Laboratories) lisättiin 16,6 mmol/1 bikarbonaattia. Valmistettiin myös samanlaiset vertailupullot, jotka eivät sisältäneet bikarbonaattia. Kuhunkin pulloon lisättiin 5,0 ml edellä kuvattua varastoverta; testipullot siirrostettiin noin 100 20 CFU:lla mikro-organismia. Testin tulokset esitetään ku viossa 33. Bikarbonaatilla täydennetyn alustan yhteydessä havaitaan suuresti parantunut mikro-organismin havaitseminen. Vaikka veren aiheuttamat taustalukemat kohoavat jonkin verran, on lisähiilidioksidin saatavuuden tarjoama etu 25 selvästi havaittavissa.The indirect detection system was then tested with a strain of Bacteroides fragilis that is known not to produce significant amounts of carbon dioxide as a result of metabolism. 16.6 mmol / l bicarbonate was added to medium 7C (Johnston Laboratories). Similar control flasks without bicarbonate were also prepared. To each flask was added 5.0 ml of the stock blood described above; the test flasks were inoculated with about 100 CFU of the microorganism. The results of the test are shown in Figure 33. In the case of a medium supplemented with bicarbonate, a greatly improved detection of the micro-organism is observed. Although blood-induced background readings increase somewhat, the benefit of the availability of additional carbon dioxide is clearly noticeable.
tltl
Claims (19)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US59763384A | 1984-04-06 | 1984-04-06 | |
US59763384 | 1984-04-06 |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI850438A0 FI850438A0 (en) | 1985-02-01 |
FI850438L FI850438L (en) | 1985-10-07 |
FI83432B FI83432B (en) | 1991-03-28 |
FI83432C true FI83432C (en) | 1991-07-10 |
Family
ID=24392312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI850438A FI83432C (en) | 1984-04-06 | 1985-02-01 | PROCEDURE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL ACTIVITIES. |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0158497B1 (en) |
JP (2) | JPH0687791B2 (en) |
AU (1) | AU570299B2 (en) |
CA (1) | CA1252374A (en) |
DE (1) | DE3583955D1 (en) |
DK (1) | DK125585A (en) |
FI (1) | FI83432C (en) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0257199A (en) * | 1988-08-22 | 1990-02-26 | Tokyo Metropolis | Measurement of number of coliform group |
GB8924581D0 (en) * | 1989-11-01 | 1989-12-20 | Pa Consulting Services | Bleaching of hair |
ATE132537T1 (en) | 1990-03-29 | 1996-01-15 | Avl Photronics Corp | METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING BIOLOGICAL ACTIVITIES IN A SAMPLE |
AU4756393A (en) * | 1992-09-30 | 1994-04-14 | Becton Dickinson & Company | Method of critical speciman resistance testing |
JPH07194394A (en) * | 1993-12-28 | 1995-08-01 | Yakult Honsha Co Ltd | Medium for examining yeasts in lactic acid bacterium-containing substance and examining method |
GB9411515D0 (en) * | 1994-06-09 | 1994-08-03 | Aromascan Plc | Detecting bacteria |
AU6821996A (en) * | 1995-08-25 | 1997-03-19 | Unipath Limited | Methods and apparatus for detecting microorganisms |
GB9700012D0 (en) | 1997-01-02 | 1997-02-19 | Aromascan Plc | Improvements in the detection of bacteria |
GB9704676D0 (en) | 1997-03-06 | 1997-04-23 | Aromascan Plc | Condition indicator |
EP1371041A4 (en) * | 2001-02-02 | 2006-04-19 | Bristol Myers Squibb Pharma Co | Apparatus and methods for on-line monitoring of fluorinated material in headspace of vial |
US8518663B2 (en) | 2009-04-27 | 2013-08-27 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Rapid detection of volatile organic compounds for identification of Mycobacterium tuberculosis in a sample |
CN103695306A (en) * | 2013-12-19 | 2014-04-02 | 兰州大学 | Multi-sample soil respiration determination film |
CN114295450A (en) * | 2022-01-07 | 2022-04-08 | 浙江大学 | Device and method for detecting production yield of microbial gas |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3935073A (en) * | 1970-04-22 | 1976-01-27 | Johnston Laboratories, Inc. | Method for detecting bacteria |
JPS523888A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-12 | Tokiwa Kagaku Kikai Kk | Apparatus for incubating cells under co2 atmosphere |
US4073691A (en) * | 1976-08-24 | 1978-02-14 | Johnston Laboratories, Inc. | Method for detecting the presence of biologically active agents |
US4220715A (en) * | 1978-08-03 | 1980-09-02 | Johnston Laboratories, Inc. | Apparatus for and method of detection of significant bacteriuria in urine samples through measurement of head space gas oxygen consumption in a closed-vial system |
AU564610B2 (en) * | 1982-08-31 | 1987-08-20 | Becton Dickinson & Company | Detecting biological activity by infrared analysis |
-
1985
- 1985-01-23 CA CA000472622A patent/CA1252374A/en not_active Expired
- 1985-02-01 FI FI850438A patent/FI83432C/en not_active IP Right Cessation
- 1985-02-18 AU AU38912/85A patent/AU570299B2/en not_active Ceased
- 1985-03-20 DK DK125585A patent/DK125585A/en not_active Application Discontinuation
- 1985-04-01 DE DE8585302261T patent/DE3583955D1/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-04-01 EP EP19850302261 patent/EP0158497B1/en not_active Expired
- 1985-04-05 JP JP60072492A patent/JPH0687791B2/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-05-10 JP JP10845093A patent/JPH06178697A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI83432B (en) | 1991-03-28 |
DK125585A (en) | 1985-10-07 |
AU570299B2 (en) | 1988-03-10 |
DK125585D0 (en) | 1985-03-20 |
JPH06178697A (en) | 1994-06-28 |
CA1252374A (en) | 1989-04-11 |
FI850438A0 (en) | 1985-02-01 |
EP0158497A2 (en) | 1985-10-16 |
AU3891285A (en) | 1985-10-10 |
EP0158497A3 (en) | 1988-08-31 |
JPS60227695A (en) | 1985-11-12 |
FI850438L (en) | 1985-10-07 |
DE3583955D1 (en) | 1991-10-10 |
EP0158497B1 (en) | 1991-09-04 |
JPH0687791B2 (en) | 1994-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4971900A (en) | Method for the detection of biologically active agents | |
US4073691A (en) | Method for detecting the presence of biologically active agents | |
FI83432C (en) | PROCEDURE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL ACTIVITIES. | |
Warembourg | Nitrogen fixation in soil and plant systems | |
US3676679A (en) | Apparatus for detecting biological activity | |
US3935073A (en) | Method for detecting bacteria | |
US4182656A (en) | Method for detecting the presence of biologically active agents utilizing 13 C-labeled substrates | |
EP0837948B1 (en) | Device and method for detecting microorganisms | |
CN101893589B (en) | Sterility test method and totally closed bacteria collection ampoule incubator used thereby | |
US5232839A (en) | Detecting microbiological growth | |
EP0590775A1 (en) | Method and apparatus for detecting microorganisms | |
US4220715A (en) | Apparatus for and method of detection of significant bacteriuria in urine samples through measurement of head space gas oxygen consumption in a closed-vial system | |
NZ204772A (en) | Apparatus and method for detection of the presence of biologial activity using i.r.analysis | |
CN102495051A (en) | Device and method for quickly detecting biological activity and metabolism | |
FI79548C (en) | FOERFARANDE FOER IDENTIFIERING AV MICROORGANISMER MEDELST INFRAROED ANALYSIS AV UTVECKLAD KOLDIOXID. | |
CA2182511C (en) | Microbiological culture bottle, and method of making and using same | |
JP7457772B2 (en) | Luminescence measuring device and luminescence measuring method | |
CN1227366C (en) | Method and apparatus for concentrating and searching of microbiological specimens | |
CN109306319A (en) | The fast check system of medical device sterile and its application method | |
US11591558B2 (en) | Method for analysis and cell culture and an associated system | |
CN210560383U (en) | Culture apparatus of anaerobe | |
CN108779999A (en) | Gas measuring method for batch fermentation and analyzed in vitro platform | |
US20070212749A1 (en) | Detection of microbiological growth in a sealed container using a poising agent | |
HU193267B (en) | Process and equipment for the detection of contaminants | |
CN1076829C (en) | Method for quick measurement of bacterial content in circulating water |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: BECTON, DICKINSON AND COMPANY |